架构师数据结构技术Day02-队列之LinkedList,ConcurrentLinkedQueue和LinkedBlockingQueue

LinkedList

• 在多线程环境中,使用LinkedList并且没有做并发控制时会出现异常

public boolean add(E e) {
	// 调用linkLast方法,在List集合的尾部添加元素
	linkLast(e);
	retturn true;
}

void linkLast(E e) {
	final Node<E> l = last;
	final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
	if (l == null) {
		first = newNode;
	} else {
		l.next = newNode;
	}
	// 在多线程的情况下,如果没有做并发控制,size的数量会远远大于实际的数量
	size++
	modCount++
}

• 为了解决这样的问题,需要使用锁或者是ConcurrentLinkedQueue和LinkedBlockingQueue等支持添加元素为原子操作的队列

LinkedBlockingQueue

• LinkedBlockingQueue中的put()方法,是使用ReentrantLock来实现添加元素的原子操作
• 高并发中Queue的add() 方法和offer() 方法,是使用CAS算法实现的无锁的原子操作

public boolean add(E e) {
	return offer(e);
}

public boolean offer(E e) {
	checkNotNull(e);
	final Node<E> newNode = new Node<E>(e);

	for (Node<E> t = tail, p = t;;) {
		Node<E> q = p.next;
		if (q == null) {
			// p是最后一个元素
			if (p.caseNext(null, newNode)) {
				// 预期的CAS是一个线性点,e是队列中的元素,newNode是实时的
				if (p != t) {
					// 一次跳两个节点
					caseTail(t, newNode); 
				}
				return true;
			}
		} else if (p == q) {
			/*
			 * 这种情况不会出现的列表中
			 * 如果尾数不变,也不会出现在列表中,这种情况下,需要跳到头部
			 * 所有活动的节点都从该头部开始
			 */
			  p = (t != (t = tail)) ? t : head;
		} else {
			// 每跳两次就检查尾数的更新情况
			p = (p != t && t != (t = tail)) ? t : q;
		}
	}	
}

ConcurrentLinkedQueue

• ConcurrentLinkedQueue的poll()方法,使用CAS算法实现取元素的原子操作
• 在对元素处理顺序要求不高的情况下,队列的消费者可以是多个,不会丢失任何数据

public E poll {
	restartFromHead;
	for (; ;) {
		for (Node<E> h = head, p = h, q; ;) {
			E.item = p.item;
			if (item != null && p.casItem(item, null)) {
				/*
				 * 预期的CAS是一个线性点
				 * item会从队列中移除
				 */
				 if (p != h) {
				 	// 每次跳动两个节点
				 	updateHead(h, ((q = p.next) != null) ? q : p);
				 	return item;
				 }
			} else if ((q = p.next) == null) {
				updateHead(h, p);
				return null;
			} else if (p == q) {
				continue restartFromHead;
			} else {
				p = q
			}
		}
	}
}

ConcurrentLinkedQueue和LinkedBlockingQueue比较

• 实现机制:
  • ConcurrentLinkedQueue使用的是CAS算法
  • LinkedBlockingQueue使用的是锁机制.但是LinkedBlockingQueue底层获取锁使用的是CAS算法
• 取元素:
  • ConcurrentLinkedQueue不支持阻塞的取元素方法,如果需要阻塞效果需要自行实现
    -LinkedBlockingQueue支持阻塞的take() 方法取元素
• 插入元素:
  • ConcurrentLinkedQueue没有锁,插入元素要比有锁的LinkedBlockingQueue快的多