java中怎么利用ConcurrentLinkedQueue實(shí)現(xiàn)并發(fā)

本篇文章給大家分享的是有關(guān)java中怎么利用ConcurrentLinkedQueue實(shí)現(xiàn)并發(fā)，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

10年的高昌網(wǎng)站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，針對設(shè)計(jì)、前端、開發(fā)、售后、文案、推廣等六對一服務(wù)，響應(yīng)快，48小時及時工作處理。全網(wǎng)整合營銷推廣的優(yōu)勢是能夠根據(jù)用戶設(shè)備顯示端的尺寸不同，自動調(diào)整高昌建站的顯示方式，使網(wǎng)站能夠適用不同顯示終端，在瀏覽器中調(diào)整網(wǎng)站的寬度，無論在任何一種瀏覽器上瀏覽網(wǎng)站，都能展現(xiàn)優(yōu)雅布局與設(shè)計(jì)，從而大程度地提升瀏覽體驗(yàn)。創(chuàng)新互聯(lián)建站從事“高昌網(wǎng)站設(shè)計(jì)”,“高昌網(wǎng)站推廣”以來，每個客戶項(xiàng)目都認(rèn)真落實(shí)執(zhí)行。

在并發(fā)編程中，我們可能經(jīng)常需要用到線程安全的隊(duì)列，java為此提供了兩種模式的隊(duì)列：阻塞隊(duì)列和非阻塞隊(duì)列。

注：阻塞隊(duì)列和非阻塞隊(duì)列如何實(shí)現(xiàn)線程安全？
阻塞隊(duì)列可以用一個鎖（入隊(duì)和出隊(duì)共享一把鎖）或者兩個鎖（入隊(duì)使用一把鎖，出隊(duì)使用一把鎖）來實(shí)現(xiàn)線程安全，JDK中典型的實(shí)現(xiàn)是BlockingQueue；
非阻塞隊(duì)列可以用循環(huán)CAS的方式來保證數(shù)據(jù)的一致性，來達(dá)到線程安全的目的。

接下來我們就來看看JDK是如何使用非阻塞的方式來實(shí)現(xiàn)線程安全隊(duì)列ConcurrentLinkedQueue的。

ConcurrentLinkedQueue源碼分析

ConcurrentLinkedQueue是一個基于鏈接節(jié)點(diǎn)的無界線程安全隊(duì)列，遵循隊(duì)列的FIFO原則，隊(duì)尾入隊(duì)，隊(duì)首出隊(duì)。我們先來看下隊(duì)列的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及初始化相關(guān)源碼實(shí)現(xiàn)。

隊(duì)列基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Node及初始化

Node實(shí)現(xiàn)
Node實(shí)現(xiàn)

從源碼可以看出，Node有兩個私有屬性item和指向下一個節(jié)點(diǎn)的next，為了降低開銷，item和next都被聲明成volatile類型，同時，它們使用CAS來保證更新的線程安全。
ConcurrentLinkedQueue數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
ConcurrentLinkedQueue私有屬性

ConcurrentLinkedQueue由head和tail節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間通過next連接，從而來組成一個鏈表結(jié)構(gòu)的隊(duì)列。
隊(duì)列初始化
ConcurrentLinkedQueue有兩個私有屬性，head和tail：
ConcurrentLinkedQueue私有屬性

接下來我們來看看ConcurrentLinkedQueue是如何初始化的。
ConcurrentLinkedQueue初始化

從源碼可以看出，當(dāng)初始化一個ConcurrentLinkedQueue對象時，會創(chuàng)建一個item和next都為null的節(jié)點(diǎn)，并讓head和tail都指向該節(jié)點(diǎn)，初始化后的隊(duì)列結(jié)構(gòu)如下：
初始化后結(jié)構(gòu)圖

看完數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及初始化后，接下里我們就該來看看隊(duì)列的兩個重要實(shí)現(xiàn)：入隊(duì)和出隊(duì)。

ConcurrentLinkedQueue入隊(duì)

offer實(shí)現(xiàn)

入隊(duì)的實(shí)質(zhì)就是在隊(duì)尾做節(jié)點(diǎn)插入，具體的執(zhí)行流程如下：

調(diào)用checkNotNull方法判斷待入隊(duì)元素是否為null，如果為null則拋出空指針異常；
創(chuàng)建一個待入隊(duì)節(jié)點(diǎn)；
循環(huán)執(zhí)行隊(duì)尾插入：

CAS設(shè)置成功：比較p和t，如果p不等t，將tail節(jié)點(diǎn)設(shè)置為待入隊(duì)節(jié)點(diǎn)，入隊(duì)成功，返回true，如果p等于t，直接返回true；
CAS設(shè)置不成功，表明有其他的線程對tail節(jié)點(diǎn)有所更改，那么，繼續(xù)執(zhí)行for循環(huán)，直到入隊(duì)成功。

情況1：如果tail節(jié)點(diǎn)的下一個節(jié)點(diǎn)q為null，通過p.casNext(null, newNode)將p節(jié)點(diǎn)的next節(jié)點(diǎn)設(shè)置為待入隊(duì)節(jié)點(diǎn)：
情況3：變換一下順序，先說最后一種情況，改寫一下代碼，就比較容易理解了：

更改后代碼

可以看出來，如果p和t相等，則將p指向q，否則，判斷tail節(jié)點(diǎn)是否發(fā)生變化，如果沒有發(fā)生變化，將p指向q，如果發(fā)生變化，設(shè)置p為尾節(jié)點(diǎn)；
情況2：通過情況3的操作，p和q相等的情況就可能會出現(xiàn)了，此時，若tail節(jié)點(diǎn)沒有發(fā)生變化，那么應(yīng)該就是head節(jié)點(diǎn)發(fā)生了變化，設(shè)置p為head節(jié)點(diǎn)，從頭開始遍歷隊(duì)列，如果是tail節(jié)點(diǎn)發(fā)生變化，設(shè)置p為tail節(jié)點(diǎn)。

到這里為止，入隊(duì)的源碼分析差不多，說實(shí)在的，還是很懵，大家心里可能可能還在糾結(jié)，第一，入隊(duì)的過程到底是什么樣子的呀？第二，入隊(duì)直接CAS更新tail節(jié)點(diǎn)就可以了，為什么還要那么費(fèi)勁的分情況處理？

針對第一個問題，給出一個圖，大家就能完全明白了：

隊(duì)列入隊(duì)結(jié)構(gòu)變化圖.jpg

添加節(jié)點(diǎn)1，此時tail節(jié)點(diǎn)的next節(jié)點(diǎn)為null，符合上述代碼中的情況1，更新隊(duì)列的tail節(jié)點(diǎn)的next節(jié)點(diǎn)為元素1，由于初始化是head節(jié)點(diǎn)等于tail節(jié)點(diǎn)，所以此時head和tail的next節(jié)點(diǎn)均指向節(jié)點(diǎn)1；
添加節(jié)點(diǎn)2，此時tail節(jié)點(diǎn)的next節(jié)點(diǎn)不為null，同時p也不等于q，符合上述代碼中的情況3，首先執(zhí)行情況3將p指向tail節(jié)點(diǎn)的next節(jié)點(diǎn)，再執(zhí)行情況1相關(guān)邏輯，設(shè)置節(jié)點(diǎn)1的next節(jié)點(diǎn)為元素2，此時p不等于t，更新tail節(jié)點(diǎn)，將tail節(jié)點(diǎn)指向元素2；

節(jié)點(diǎn)3和4入隊(duì)過程與1和2入隊(duì)一致，在這里我就不再做贅述。需要注意的是：tail節(jié)點(diǎn)并不一定是指向隊(duì)列的最后一個節(jié)點(diǎn)，它可能指向最后一個節(jié)點(diǎn)的前一個節(jié)點(diǎn)?。?！

針對第二個問題，我們來嘗試換一種方式思考，假如我們每次就讓tail節(jié)點(diǎn)作為隊(duì)尾節(jié)點(diǎn)，每次的入隊(duì)所要做的事情其實(shí)就是將入隊(duì)節(jié)點(diǎn)設(shè)置成尾節(jié)點(diǎn)，代碼可以簡化成這樣：

tail為隊(duì)尾節(jié)點(diǎn)的入隊(duì)

上述代碼量確實(shí)非常少，而且邏輯非常清楚和易懂，但是這樣做有個缺點(diǎn)就是每次入隊(duì)都需要循環(huán)CAS更新tail節(jié)點(diǎn)。
如果能減少更新tail節(jié)點(diǎn)的次數(shù)，那么就能提高入隊(duì)的效率，所以，Doug Lea并沒有讓tail節(jié)點(diǎn)作為隊(duì)尾節(jié)點(diǎn)，只有tail節(jié)點(diǎn)與隊(duì)尾節(jié)點(diǎn)之間的距離等于1的時候才需要更新tail節(jié)點(diǎn)。但是，這樣就可能導(dǎo)致當(dāng)隊(duì)列長度越長的時候每次入隊(duì)定位尾節(jié)點(diǎn)的時間就會越長，即便是這樣，它仍然可以提高入隊(duì)效率，因?yàn)閺谋举|(zhì)上來看，volatile變量的寫操作的開銷要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于讀操作的。

分析完入隊(duì)，接下來我們來看看ConcurrentLinkedQueue的出隊(duì)。

ConcurrentLinkedQueue出隊(duì)

poll實(shí)現(xiàn)

出隊(duì)的實(shí)質(zhì)就是情況表頭節(jié)點(diǎn)的引用并返回表頭節(jié)點(diǎn)的值，具體的之行邏輯如下：

獲取頭結(jié)點(diǎn)的元素；
如果表頭節(jié)點(diǎn)的元素不為null，并且調(diào)用p.casItem(item, null)設(shè)置表頭節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)為null成功：

如果p不等于head節(jié)點(diǎn)，此時表頭發(fā)生了變化，調(diào)用updateHead方法更新表頭節(jié)點(diǎn)，然后返回刪除節(jié)點(diǎn)item；
否則，不更新表頭節(jié)點(diǎn)，直接返回刪除節(jié)點(diǎn)item。

如果步驟2條件不成立并且表頭節(jié)點(diǎn)的next節(jié)點(diǎn)q為null，那么此時隊(duì)列只有一個為null的節(jié)點(diǎn)，調(diào)用updateHead方法更新表頭節(jié)點(diǎn)為p，然后返回null；
如果步驟2和3的條件均不成立并且p等于q，跳轉(zhuǎn)到restartFromHead標(biāo)記重新執(zhí)行；
步驟2，3，4均不成立，將p指向q；
循環(huán)執(zhí)行上述步驟；

源碼其實(shí)就這么多，為了方便理解出隊(duì)的過程，還是照樣給一個圖：

隊(duì)列出隊(duì)結(jié)構(gòu)變化圖

節(jié)點(diǎn)1出隊(duì)，此時head的item為null，執(zhí)行上述代碼邏輯中的步驟5，p指向節(jié)點(diǎn)1，此時p的item域不為空，執(zhí)行步驟2，將節(jié)點(diǎn)1的item設(shè)置為null，此時p不等于h，更新頭結(jié)點(diǎn)（如果p的next節(jié)點(diǎn)不為null，將頭結(jié)點(diǎn)指向q，否則指向p），返回節(jié)點(diǎn)1的item，head執(zhí)行節(jié)點(diǎn)2；
節(jié)點(diǎn)2出隊(duì)，此時head的item不為null，執(zhí)行上述代碼邏輯中步驟2，將節(jié)點(diǎn)2的item設(shè)置為null，此時p等于h，直接返回節(jié)點(diǎn)2的item，head仍然指向節(jié)點(diǎn)2；

節(jié)點(diǎn)3和4出隊(duì)過程與1和2出隊(duì)一致，在這里我就不再做贅述。需要注意的是head節(jié)點(diǎn)并不一定是指向隊(duì)列的第一個有效節(jié)點(diǎn)，它可能指向有效節(jié)點(diǎn)的前一個節(jié)點(diǎn)！??！

注：這里的有效節(jié)點(diǎn)是指從head節(jié)點(diǎn)向后遍歷可達(dá)的節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，item不為null的節(jié)點(diǎn)。

當(dāng)然，為什么head節(jié)點(diǎn)不總是指向隊(duì)列的第一個有效節(jié)點(diǎn)，其原因跟入隊(duì)是一樣的，這么做的最主要也是減少CAS更新head節(jié)點(diǎn)的次數(shù)，從而提高出隊(duì)效率。

以上就是java中怎么利用ConcurrentLinkedQueue實(shí)現(xiàn)并發(fā)，小編相信有部分知識點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿姷交蛴玫降?。希望你能通過這篇文章學(xué)到更多知識。更多詳情敬請關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。

新聞標(biāo)題：java中怎么利用ConcurrentLinkedQueue實(shí)現(xiàn)并發(fā)
URL分享：http://muchs.cn/article30/gphdpo.html

成都網(wǎng)站建設(shè)公司_創(chuàng)新互聯(lián)，為您提供網(wǎng)站改版、做網(wǎng)站、品牌網(wǎng)站設(shè)計(jì)、定制網(wǎng)站、品牌網(wǎng)站制作、品牌網(wǎng)站建設(shè)

聲明：本網(wǎng)站發(fā)布的內(nèi)容（圖片、視頻和文字）以用戶投稿、用戶轉(zhuǎn)載內(nèi)容為主，如果涉及侵權(quán)請盡快告知，我們將會在第一時間刪除。文章觀點(diǎn)不代表本網(wǎng)站立場，如需處理請聯(lián)系客服。電話：028-86922220；郵箱：631063699@qq.com。內(nèi)容未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載，或轉(zhuǎn)載時需注明來源：創(chuàng)新互聯(lián)

猜你還喜歡下面的內(nèi)容