LinkedBlockingQueue的源码解析（基于JDK1.8）

LinkedBlockingQueue的源码解析（基于JDK1.8）

LinkedBlockingQueue是Java集合框架中的一个阻塞队列实现类，它是线程安全的，支持高并发操作。本文将对LinkedBlockingQueue的源码进行解析，基于JDK1.8版本。

基本介绍

LinkedBlockingQueue是一个基于链表实现的阻塞队列，它具有以下特点：

队列容量可选，默认为Integer.MAX_VALUE。

链表节点有一个前驱节点和一个后继节点，可以快速的添加、删除、检索元素。

队列支持两种模式：公平模式和非公平模式。在公平模式下，线程按照FIFO顺序竞争访问队列；在非公平模式下，线程可以随意竞争访问队列。

阻塞队列支持put()和take()方法，分别用于添加元素和获取元素。当队列满时，put()方法会阻塞等待；当队列空时，take()方法会阻塞等待。

源码解析

变量定义

LinkedBlockingQueue的源码定义了以下变量：

transient Node<E> first;
transient Node<E> last;
private final int capacity;
private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();
private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();
private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();
private final Condition notFull = putLock.newCondition();

其中，first和last分别表示链表的头结点和尾节点；capacity表示队列容量；takeLock和putLock则是两个ReentrantLock类型的锁，用于控制take()和put()方法的并发访问。notEmpty和notFull则是两个Condition类型的条件变量，用于控制阻塞等待的线程。

节点定义

LinkedBlockingQueue的节点定义如下：

static class Node<E> {
    E item;
    Node<E> next;
    Node(E x) { item = x; }
}

节点包含一个元素和一个指向下一个节点的指针。每个节点都是一个独立的实体，可以单独进行操作，例如添加、删除、检索等。

添加元素

LinkedBlockingQueue的add()方法用于向队列中添加元素，源码如下：

public boolean add(E e) {
    if (offer(e))
        return true;
    else
        throw new IllegalStateException("Queue full");
}

add()方法内部调用了offer()方法，如果offer()方法返回true，则表示添加成功，直接返回true；如果offer()方法返回false，则表示队列已满，抛出IllegalStateException异常。

offer()方法的源码如下：

public boolean offer(E e) {
    if (e == null) throw new NullPointerException();
    final ReentrantLock putLock = this.putLock;
    putLock.lock();
    try {
        while (count == capacity) {
            notFull.await();
        }
        insert(e);
        return true;
    } finally {
        putLock.unlock();
    }
}

offer()方法首先获取putLock锁，然后判断队列是否已满。如果队列已满，则将当前线程阻塞在notFull条件变量上，等待其他线程从队列中取出元素，以便腾出空间。insert()方法用于将元素添加到队列尾部。最后，释放putLock锁。

获取元素

LinkedBlockingQueue的take()方法用于从队列中获取元素，源码如下：

public E take() throws InterruptedException {
    final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
    takeLock.lockInterruptibly();
    try {
        while (count == 0) {
            notEmpty.await();
        }
        return extract();
    } finally {
        takeLock.unlock();
    }
}

take()方法首先获取takeLock锁，然后判断队列是否为空。如果队列为空，则将当前线程阻塞在notEmpty条件变量上，等待其他线程向队列中添加元素。extract()方法用于从队列头部获取元素。最后，释放takeLock锁。

总结

LinkedBlockingQueue是一个高性能、线程安全的阻塞队列实现类，它的源码实现了链表节点的添加、删除、检索等基本操作。在多线程并发访问时，它使用了ReentrantLock和Condition等线程同步机制，保证了线程安全性和高并发性能。