Java 經典面試題：聊一聊 JUC 下的 LinkedBlockingQueue
本文聊一下 JUC 下的 LinkedBlockingQueue 隊列，先說說 LinkedBlockingQueue 隊列的特點，然後再從源碼的角度聊一聊 LinkedBlockingQueue 的主要實現~
LinkedBlockingQueue 有以下特點：
- LinkedBlockingQueue 是阻塞隊列，底層是單鏈表實現的~
- 元素從隊列尾進隊，從隊列頭出隊，符合FIFO~
- 可以使用 Collection 和 Iterator 兩個介面的所有操作，因為實現了兩者的介面~
- LinkedBlockingQueue 隊列讀寫操作都加了鎖，但是讀寫用的是兩把不同的鎖，所以可以同時讀寫操作~
LinkedBlockingQueue 隊列繼承了 AbstractQueue 類，實現了 BlockingQueue 介面，LinkedBlockingQueue 主要有以下介面：
//將指定的元素插入到此隊列的尾部（如果立即可行且不會超過該隊列的容量）
//在成功時返回 true，如果此隊列已滿，則拋IllegalStateException。
boolean add(E e);
//將指定的元素插入到此隊列的尾部（如果立即可行且不會超過該隊列的容量）
// 將指定的元素插入此隊列的尾部，如果該隊列已滿，
//則在到達指定的等待時間之前等待可用的空間,該方法可中斷
boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
//將指定的元素插入此隊列的尾部，如果該隊列已滿，則一直等到（阻塞）。
void put(E e) throws InterruptedException;
//獲取並移除此隊列的頭部，如果沒有元素則等待（阻塞），
//直到有元素將喚醒等待執行緒執行該操作
E take() throws InterruptedException;
//獲取並移除此隊列的頭，如果此隊列為空，則返回 null。
E poll();
//獲取並移除此隊列的頭部，在指定的等待時間前一直等到獲取元素， //超過時間方法將結束
E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
//從此隊列中移除指定元素的單個實例（如果存在）。
boolean remove(Object o);
//獲取但不移除此隊列的頭元素,沒有則跑異常NoSuchElementException
E element();
//獲取但不移除此隊列的頭；如果此隊列為空，則返回 null。
E peek();
LinkedBlockingQueue 隊列的讀寫方法非常的多，但是常用的是 put()、take()方法，因為它們兩是阻塞的，所以我們就從源碼的角度來聊一聊 LinkedBlockingQueue 隊列中這兩個方法的實現。
先來看看 put()方法，源碼如下：
public void put(E e) throws InterruptedException {
if (e == null) throw new NullPointerException();
// 預先設置 c 的值為 -1，表示失敗
int c = -1;
Node<E> node = new Node<E>(e);
// 獲取寫鎖
final ReentrantLock putLock = this.putLock;
// 獲取當前隊列的大小
final AtomicInteger count = this.count;
// 設置可中斷鎖
putLock.lockInterruptibly();
try {
// 隊列滿了
// 當前執行緒阻塞，等待其他執行緒的喚醒（其他執行緒 take 成功後就會喚醒此處執行緒）
while (count.get() == capacity) {
// 無限期等待
notFull.await();
}
// 新增到隊列尾部
enqueue(node);
// 獲取當前的隊列數
c = count.getAndIncrement();
// 如果隊列未滿，嘗試喚醒一個put的等待執行緒
if (c + 1 < capacity)
notFull.signal();
} finally {
// 釋放鎖
putLock.unlock();
}
if (c == 0)
signalNotEmpty();
}
put()方法的源碼並不難，非常容易就看懂，put()方法的過程大概如下：
- 1、先加鎖，保證容器的並發安全~
- 2、隊列新增數據，將數據追加到隊列尾部~
- 3、新增時，如果隊列滿了，當前執行緒是會被阻塞的，等待被喚醒~
- 4、新增數據成功後，在適當時機，會喚起 put 的等待執行緒（隊列不滿時），或者 take 的等待執行緒（隊列不為空時），這樣保證隊列一旦滿足 put 或者 take 條件時，立馬就能喚起阻塞執行緒，繼續運行，保證了喚起的時機不被浪費offer 就有兩兩種，一種是直接返回 false，另一種是超過一定時間後返回 false~
- 5、釋放鎖~
其他的新增方法，例如 offer，可以查看源碼，跟put() 方法大同小異，相差不大~
再來看看 take()方法，源碼如下：
public E take() throws InterruptedException {
E x;
// 默認負數
int c = -1;
// 當前鏈表的個數
final AtomicInteger count = this.count;
//獲取讀鎖
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
takeLock.lockInterruptibly();
try {
// 當隊列為空時，阻塞，等待其他執行緒喚醒
while (count.get() == 0) {
notEmpty.await();
}
// 從隊列的頭部拿出一個元素
x = dequeue();
//減一操作，C比真實的隊列數據大一
c = count.getAndDecrement();
// c 大於 0 ，表示隊列有值，可以喚醒之前被阻塞的讀執行緒
if (c > 1)
notEmpty.signal();
} finally {
// 釋放鎖
takeLock.unlock();
}
// 隊列未滿，可以喚醒 put 等待執行緒~
if (c == capacity)
signalNotFull();
return x;
}
take()方法跟 put() 方法類似，是一個相反的操作，我就不做過多的說明了~
以上就是 LinkedBlockingQueue 隊列的簡單源碼解析，希望對你的面試或者工作有所幫助，感謝你的閱讀~
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