深入理解Java并发编程之LinkedBlockingQueue队列深入理解Java并发编程之Linked

前面一篇文章我们介绍了使用CAS算法实现的非阻塞队列ConcurrentLinedQueue, 下面我们来介绍使用独占锁实现的阻塞队列LinkedBlockingQueue。
LinkedBlockingQueue也是使用单向链表实现的，其也有两个Node，分别用来存放首、尾节点，并且还有一个初始值为0的原子变量count，用来记录队列元素个数。另外还有两个ReentrantLock的实例，分别用来控制元素入队和出队的原子性，其中takeLock用来控制同时只有一个线程可以从队列头获取元素，其他线程必须等待，putLock控制同时只能有一个线程可以获取锁，在队列尾部添加元素，其他线程必须等待。另外，notEmpty 和 notFull 是条件变量，它们内部都有一个条件队列用来存放进队和出队时被阻塞的线程，其实这是生产者-消费者模型。如下是独占锁的创建代码。

private final AtomicInteger count = new AtomicInteger(); /** 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();

当调用线程在LinkedBlockingQueue 实例上执行take、poll 等操作时需要获取到 takeLock 锁，从而保证同时只有一个线程可以操作链表头节点。另外由于条件变量 notEmpty 内部的条件队列的维护使用的是takeLock的锁状态管理机制，所以在调用notEmpty的await 和signal方法前调用线程必须先获取到 takeLock锁，否则会抛出IllegalMonitorStateException 异常。notEmpty内部则维护着一个条件队列，当线程获取到takeLock 锁后调用 notEmpty的await 方法时，调用线程会被阻塞，然后该线程会被放到notEmpty内部的条件队列进行等待，直到有线程调用了notEmpty的 signal 方法。
在LinkedBlockingQueue实例上执行put、offer等操作时需要获取到putLock锁，从而保证同时只有一个线程可以操作链表尾节点。同样由于条件变量 notFull 内部的条件队列的维护使用的是putLock的锁状态管理机制，所以在调用 notFull 的 await 和 signal 方法前调用线程必须先获取到putLock锁，否则会抛出 IllegalMonitorStateException 异常。notFull 内部则维护着一个条件队列，当线程获取到 putLock 锁后调用notFull的await 方法时，调用线程会被阻塞，然后该线程会被放到notFull 内部的条件队列进行等待，直到有线程调用了 notFull 的 signal 方法。如下是LinkedBlockingQueue 的无参构造函数的代码。

如下是LinkedBlockingQueue的无参构造代码

public static final int MAX_VALUE = https://www.it610.com/article/0x7fffffff; public LinkedBlockingQueue() {this(Integer.MAX_VALUE); }public LinkedBlockingQueue(int capacity) {if (capacity <= 0) throw new IllegalAgrumentException(); this.capacity = capacity; last = head = new Node(null); }

由该代码可知，默认队列容量为0x7fffffff，用户也可以自己指定容量，所以从一定程度上可以说LinkedBlockingQueue是有界阻塞队列。
offer操作

public boolean offer(E e) {//(1)if (e == null) throw new NullPointerException(); //(2)final AtomicInteger count = this.count; if (count.get() == capacity)return false; //(3)int c = -1; Node node = new Node(e); final ReentrantLock putLock = this.putLock; putLock.lock(); try {//(4)if (count.get() < capacity) {enqueue(node); c = count.getAndIncrement(); //(5)if (c + 1 < capacity)notFull.signal(); }} finally {//(6)putLock.unlock(); }//(7)if (c == 0)signalNotEmpty(); //(8)return c >= 0; }

代码(2)判断如果当前队列已满则丢弃当前元素并返回false
代码(3)获取到 putLock 锁，当前线程获取到该锁后，则其他调用put和 offer操的线程将会被阻塞(阻塞的线程被放到putLock锁的AQS阻塞队列)。
代码(4)这里重新判断当前队列是否满，这是因为在执行代码(2)和获取到 putLock 锁期间可能其他线程通过 put 或者offer 操作向队列里面添加了新元素。重新判斯队列确实不满则新元素入队，并递增计数器。
代码(5)判断如果新元素入队后队列还有空闲空间，则唤醒notFull的条件队列里面因为调用了notFull的await操作(比如执行put方法而队列满了的时候)而被阻塞的一个线程，因为队列现在有空闲所以这里可以提前唤醒一个入队线程。
代码(6)则释放获取的putLock 锁，这里要注意，锁的释放一定要在finally里面做因为即使try块抛出异常了，finally也是会被执行到。另外释放锁后其他因为调用put 操作而被阻塞的线程将会有一个获取到该锁。
代码(7)中的c0说明在执行代码(6)释放锁时队列里面至少有一个元素，队列里面有元素则执行signalNotEmpty操作.
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