Java线程池队列LinkedBlockingDeque的详细原理分析-刘宇
- 一、 什么是LinkedBlockingDeque？
- 二、LinkedBlockingDeque类的关系图
- 三、BlockingDeque介绍
- 四、LinkedBlockingDeque源码解析
- 1、字段解析
- 2、入队操作
- 2.1、putFirst方法
- 2.2、offerFirst方法
- 2.3、入队的具体实现
- 2.4、入队图解
- 3、出队操作
- 3.1、takeLast方法
- 3.2、pollLast方法
- 3.3、出队的具体实现
- 3.4、出队图解
- 五、总结
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一、 什么是LinkedBlockingDeque？
- LinkedBlockingDeque是一个由链表结构组成的双向阻塞队列，即可以从队列的两端插入和移除元素。
- 相比于其他阻塞队列，LinkedBlockingDeque多了addFirst、addLast、peekFirst、peekLast等方法
- LinkedBlockingDeque是可选容量的，默认容量大小为Integer.MAX_VALUE。
二、LinkedBlockingDeque类的关系图
三、BlockingDeque介绍
上一篇文章我们介绍了BlockingQueue接口，既然BlockingDeque接口继承自 BlockingQueue 接口，那我们大致知道有哪些功能了。接下来看看 BlockingQueue 和 BlockingDeque 接口对比，BlockingDeque 提供了哪些功能呢？
提供功能 | BlockingQueue | BlockingDeque |
头部入队 | × | √ |
尾部入队 | √ | √ |
头接出队 | √ | √ |
尾部部出队 | × | √ |
如上图，我们看到的从 BlockingDeque 接口比BlockingQueue 接口多了两个功能，分别是头部入队和尾部出队，放入如下：
提供功能 | 方法名 |
头部入队 | putFirst()、offerFirst()、addFirst() |
尾部出队 | addLast()、offerLast()、putLast() |
四、LinkedBlockingDeque源码解析
1、字段解析
//头结点
transient Node<E> first;
//尾结点
transient Node<E> last;
//队列中个数
private transient int count;
//队列长度，可以使用构造注入，如未设定，默认为无界队列
private final int capacity;
//显示锁
final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
//消费队列（队列为空时，无法消费，线程阻塞）
private final Condition notEmpty = lock.newCondition();
//生产队列（队列满时，无法入队，线程阻塞）
private final Condition notFull = lock.newCondition();2、入队操作
2.1、putFirst方法
入队操作，该方法是阻塞的
public void putFirst(E e) throws InterruptedException {
//判空操作
if (e == null) throw new NullPointerException();
//节点对象
Node<E> node = new Node<E>(e);
//锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
//入队操作，如果队列满了，则线程阻塞
while (!linkFirst(node))
notFull.await();
} finally {
lock.unlock();
}
}2.2、offerFirst方法
入队操作，该方法是非阻塞的
public boolean offerFirst(E e) {
//判空
if (e == null) throw new NullPointerException();
//节点对象
Node<E> node = new Node<E>(e);
//显示锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
//返回是否入队成功 true 为成功，false 为失败
return linkFirst(node);
} finally {
//解锁，显示锁一定要解锁。
lock.unlock();
}
}2.3、入队的具体实现
private boolean linkFirst(Node<E> node) {
/*
* 判断当前队列中数量是否超过队列允许的边界
* 如果使用默认构造，长度为 Integer.MAX_VALUE
* 这长度等于是无界了
*/
if (count >= capacity)
return false;
//获取头节点对象
Node<E> f = first;
//获取头结点下一个对象
node.next = f;
//将下一个对象设为头节点
first = node;
//判断尾节点是否为空对象
if (last == null)
//尾节点也指向我们设置的节点
last = node;
else
//将原来的第一个节点的前置节点
//指向我们新入队的节点
f.prev = node;
//队列长度加 1
++count;
//唤醒堵塞的消费线程（task()操作）
notEmpty.signal();
return true;
}2.4、入队图解
下面是我们两个 Node（data,pre,next 构成一个节点）
这时我们来了个新的节点：
由于我们是从队首入队。这时，新节点的 next 会断掉指向空的节点，next 指向原来的 head 节点对象。 你可以理解为小弟取代自己的原来老大拿到第一把交椅。
这时候，旧节点指将自己的前置节点指向新入队的节点。可以理解：新老大上任，宽宏大量，让旧老大叫自己一声 “老大" 好就行了。
全部结束后，将 head 节点指向新节点，游戏结束了。
3、出队操作
3.1、takeLast方法
出队方法，该方法是阻塞的
public E takeLast() throws InterruptedException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
E x;
//出队操作 出队成功返回出队的值，失败则为空
while ( (x = unlinkLast()) == null)
notEmpty.await();
return x;
} finally {
//解锁
lock.unlock();
}
}3.2、pollLast方法
出队方法，该方法是非阻塞的
public E pollLast() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
//出队操作 出队成功返回出队的值，失败则为空
return unlinkLast();
} finally {
lock.unlock();
}
}3.3、出队的具体实现
private E unlinkLast() {
//拿到最后一个节点
Node<E> l = last;
//如果最后一个节点是空，则返回空
if (l == null)
return null;
//拿到最后一个节点的前置节点
Node<E> p = l.prev;
//拿到返回值
E item = l.item;
//item 结节点，设空表示已经删除
l.item = null;
//将前置节点指向字节，
l.prev = l;
//将前置节点设置为尾节点
last = p;
//判断最后一个 last 是否为空
if (p == null)
first = null;
else
p.next = null;
//减少队列中数量
--count;
//唤醒入队的阻塞线程
notFull.signal();
return item;
}3.4、出队图解
准备三个 Node（data,pre,next 构成一个节点） 节点对象：
首先先断掉指向上一个节点的前置节点，然后将前置节点指向自己（前置节点指向自己，可以帮助 GC 回收已经无用的节点）
接下来，将前一个节点的 next 指向节点设置为空。
最后，将 last 对象指向将 next 指向空的对象。OK，游戏结束。
五、总结
LinkedBlockingDeque 作为一种阻塞双端队列，在 BlockingQueue 的基础上增加队首队尾的出入队方法。在日常开发中需要选择相关业务来选择阻塞队列。当然，打死也不能用无界队列，这玩意不可控，一旦失控就 GG。最后祝大家学习进步，工作愉快。谢谢
