Jdk1.6 JUC源码解析(13)-LinkedBlockingQueue
- LinkedBlockingQueue是一种基于单向链表实现的有界的(可选的,不指定默认int最大值)阻塞队列。队列中的元素遵循先入先出 (FIFO)的规则。新元素插入到队列的尾部,从队列头部取出元素。(在并发程序中,基于链表实现的队列和基于数组实现的队列相比,往往具有更高的吞吐 量,但性能稍差一些)
- 首先看下LinkedBlockingQueue内部的数据结构:
- public class LinkedBlockingQueue<E> extends AbstractQueue<E>
- implements BlockingQueue<E>, java.io.Serializable {
- private static final long serialVersionUID = -6903933977591709194L;
- /**
- * Linked list node class
- */
- static class Node<E> {
- /** The item, volatile to ensure barrier separating write and read */
- volatile E item;
- Node<E> next;
- Node(E x) { item = x; }
- }
- /** The capacity bound, or Integer.MAX_VALUE if none */
- private final int capacity;
- /** 这里的count为原子量,避免了一些使用count的地方需要加两把锁。 */
- private final AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
- /** Head of linked list */
- private transient Node<E> head;
- /** Tail of linked list */
- private transient Node<E> last;
- /** Lock held by take, poll, etc */
- private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();
- /** Wait queue for waiting takes */
- private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();
- /** Lock held by put, offer, etc */
- private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();
- /** Wait queue for waiting puts */
- private final Condition notFull = putLock.newCondition();
- /**
- * Creates a <tt>LinkedBlockingQueue</tt> with a capacity of
- * {@link Integer#MAX_VALUE}.
- */
- public LinkedBlockingQueue() {
- this(Integer.MAX_VALUE);
- }
- /**
- * Creates a <tt>LinkedBlockingQueue</tt> with the given (fixed) capacity.
- *
- * @param capacity the capacity of this queue
- * @throws IllegalArgumentException if <tt>capacity</tt> is not greater
- * than zero
- */
- public LinkedBlockingQueue(int capacity) {
- if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
- this.capacity = capacity;
- last = head = new Node<E>(null);
- }
- public LinkedBlockingQueue(Collection<? extends E> c) {
- this(Integer.MAX_VALUE);
- for (E e : c)
- add(e);
- }
首先可见,内部为单向链表;其次,内部为两把锁:存锁和取锁,并分别关联一个条件(是一种双锁队列)。
- 还是从put和take入手,先看下put方法:
- public void put(E e) throws InterruptedException {
- if (e == null) throw new NullPointerException();
- // Note: convention in all put/take/etc is to preset
- // local var holding count negative to indicate failure unless set.
- int c = -1;
- final ReentrantLock putLock = this.putLock;
- final AtomicInteger count = this.count;
- putLock.lockInterruptibly();
- try {
- /*
- * Note that count is used in wait guard even though it is
- * not protected by lock. This works because count can
- * only decrease at this point (all other puts are shut
- * out by lock), and we (or some other waiting put) are
- * signalled if it ever changes from
- * capacity. Similarly for all other uses of count in
- * other wait guards.
- */
- try {
- while (count.get() == capacity)
- notFull.await();
- } catch (InterruptedException ie) {
- notFull.signal(); // propagate to a non-interrupted thread
- throw ie;
- }
- insert(e);
- c = count.getAndIncrement();
- if (c + 1 < capacity)
- /*
- * 注意这里的处理:和单锁队列不同,count为原子量,不需要锁保护。
- * put过程中可能有其他线程执行多次get,所以这里需要判断一下当前
- * 如果还有剩余容量,那么继续唤醒notFull条件上等待的线程。
- */
- notFull.signal();
- } finally {
- putLock.unlock();
- }
- if (c == 0) //如果count又0变为1,说明在队列是空的情况下插入了1个元素,唤醒notNull条件上等待的线程。
- signalNotEmpty();
- }
- /**
- * Creates a node and links it at end of queue.
- * @param x the item
- */
- private void insert(E x) {
- last = last.next = new Node<E>(x);
- }
- /**
- * Signals a waiting take. Called only from put/offer (which do not
- * otherwise ordinarily lock takeLock.)
- */
- private void signalNotEmpty() {
- final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
- takeLock.lock();
- try {
- notEmpty.signal();
- } finally {
- takeLock.unlock();
- }
- }
代码很容易看懂,再看下take方法实现:
- public E take() throws InterruptedException {
- E x;
- int c = -1;
- final AtomicInteger count = this.count;
- final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
- takeLock.lockInterruptibly();
- try {
- try {
- while (count.get() == 0)
- notEmpty.await();
- } catch (InterruptedException ie) {
- notEmpty.signal(); // propagate to a non-interrupted thread
- throw ie;
- }
- x = extract();
- c = count.getAndDecrement();
- if (c > 1)
- notEmpty.signal();
- } finally {
- takeLock.unlock();
- }
- if (c == capacity)
- signalNotFull();
- return x;
- }
- /**
- * Removes a node from head of queue,
- * @return the node
- */
- private E extract() {
- Node<E> first = head.next;
- head = first;
- E x = first.item;
- first.item = null;
- return x;
- }
- /**
- * Signals a waiting put. Called only from take/poll.
- */
- private void signalNotFull() {
- final ReentrantLock putLock = this.putLock;
- putLock.lock();
- try {
- notFull.signal();
- } finally {
- putLock.unlock();
- }
- }
和put对等的逻辑,也很容易看懂。
- 上面看到,主要方法里并没有同时用两把锁,但有些方法里会同时使用两把锁,比如remove方法等:
- public boolean remove(Object o) {
- if (o == null) return false;
- boolean removed = false;
- fullyLock();
- try {
- Node<E> trail = head;
- Node<E> p = head.next;
- while (p != null) {
- if (o.equals(p.item)) {
- removed = true;
- break;
- }
- trail = p;
- p = p.next;
- }
- if (removed) {
- p.item = null;
- trail.next = p.next;
- if (last == p)
- last = trail;
- if (count.getAndDecrement() == capacity)
- notFull.signalAll();
- }
- } finally {
- fullyUnlock();
- }
- return removed;
- }
- /**
- * Lock to prevent both puts and takes.
- */
- private void fullyLock() {
- putLock.lock();
- takeLock.lock();
- }
- /**
- * Unlock to allow both puts and takes.
- */
- private void fullyUnlock() {
- takeLock.unlock();
- putLock.unlock();
- }
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