java並發編程工具類JUC第四篇:LinkedBlockingQueue鏈表隊列

2021 年 6 月 2 日
筆記

在之前的文章中已經為大家介紹了java並發編程的工具：BlockingQueue介面、ArrayBlockingQueue、DelayQueue。

LinkedBlockingQueue 隊列是BlockingQueue介面的實現類，所以它具有BlockingQueue介面的一切功能特點。LinkedBlockingQueue隊列按照first-in-first-out (FIFO)先進先出的方式對元素進行排序。LinkeBlockingQueue 提供了兩種構造函數，一個構造函數構造一個隊列容量為固定個數的隊列，另一個無參構造函數構造一個隊列容量為Integer.MAX_VALUE的隊列.

public LinkedBlockingQueue() {
    this(Integer.MAX_VALUE);
}

public LinkedBlockingQueue(int capacity) {
    if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
    this.capacity = capacity;
    last = head = new Node<E>(null);
}

ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue對比

ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue都是實現BlockingQueue介面，所以在使用方式上是一致的，下面我們就不介紹使用方法，而是從二者的性能及底層數據結構的實現角度進行

ArrayBlockingQueue插入和刪除數據，只採用了一個lock鎖，讀取和寫入操作無法並行。所以在高並發場景下執行效率會比LinkedBlockingQueue慢一些。

LinkedBlockingQueue採用「two lock queue」演算法變體，雙鎖（ReentrantLock）：takeLock、putLock，允許讀寫並行，remove(e)和迭代器iterators需要獲取2個鎖。這樣可以降低執行緒由於執行緒無法獲取到lock而進入WAITING狀態的可能性，從而提高了執行緒並發執行的效率。
ArrayBlockingQueue底層程式碼是採用數組實現的，創建的時候必須指定隊列的容量並分配存儲空間；LinkedBlockingQueue採用的是鏈表數據結構實現的，其鏈表節點的存儲空間分配是動態的，新的元素對象加入隊列分配空間，元素對象從隊列取出之後存儲空間GC，初始化時指定的是隊列的最大容量。但是使用鏈表數據結構既是LinkedBlockingQueue優勢也是它的劣勢，高並發場景下由於空間動態分配需要java JVM頻繁的進行垃圾回收。

總體來說在並發場景下，LinkedBlockingQueue的吞吐量比ArrayBlockingQueue更好。但是在java實現高性能隊列的首選是disruptor，它不是JDK自帶的。java程式設計師非常熟悉的Log4j2底層性能比logback和log4j有了較大的提升，究其原因就是使用了disruptor高性能隊列實現的非同步日誌

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