并发编程ConcurrentLinkedQueue示例详解

ConcurrentLinkedQueue

ConcurrentLinkedQueue是非阻塞线程安全的队列，适用于高并发的场景。是一个基于链接节点的无界线程安全队列，按照 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。队列元素中不可以放置null元素（内部实现的特殊节点除外）

ConcurrentLinkedQueue原理

• ConcurrentLinked是由链表结构组成的线程安全的先进先出无界队列。
• 当多线程要共享访问集合时，ConcurrentLinkedQueue是一个比较好的选择。
• 不允许插入null元素
• 支持非阻塞地访问并发安全的队列，不会抛出ConcurrentModifiationException异常。
• size方法不是准确的，因为在统计集合的时候，队列可能正在添加元素，导致统计不准。
• 批量操作addAll、removeAll、retainAll、containsAll、equals和toArray不保证原子性（操作不可分割）
• 添加元素happen-before其他线程移除元素。

ConcurrentLinkedQueue类继承AbstractQueue抽象类

具有队列的功能;实现了Queue接口，可作为队列使用。

• ConcurrentLinkedQueue继承于AbstractQueue。
• ConcurrentLinkedQueue内部是通过链表来实现的。同时包含链表的头节点head和尾节点tail。
• ConcurrentLinkedQueue按照 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。元素都是从尾部插入到链表，从头部开始返回。
• ConcurrentLinkedQueue的链表Node中的next的类型是volatile，而且链表数据item的类型也是volatile。ConcurrentLinkedQueue就是通过volatile来实现多线程对竞争资源的互斥访问的。
• 其中head节点存放链表第一个item为null的节点，tail则并不是总指向最后一个节点

ConcurrentLinkedQueue操作方法

private transient volatile Node<E> head;
private transient volatile Node<E> tail;
public ConcurrentLinkedQueue() {
    head = tail = new Node<E>(null);
}

构造函数中，新建了一个“内容为null的节点”，并设置表头head和表尾tail的值为新节点。 head和tail是volatile类型，具有volatile赋予的含义：“即对一个volatile变量的读，总是能看到（任意线程）对这个volatile变量最后的写入”。

private static class Node<E> {
    volatile E item;
    volatile Node<E> next;
    Node(E item) {
        UNSAFE.putObject(this, itemOffset, item);
    }
}

Node是单向链表节点，next指向下一个Node，item用于存储数据。Node中操作节点数据的API，是通过Unsafe机制的CAS函数实现的；例如casNext()是通过CAS函数“比较并设置节点的下一个节点”。

1、添加

　　以add(E e)为例对ConcurrentLinkedQueue中的添加

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

add()实际上是调用的offer()来完成添加操作的；offer(E e)的作用就是将元素e添加到链表的末尾。

2、删除

poll()：在链表头部获取并且移除一个元素

poll()的作用就是删除链表的表头节点，并返回被删节点对应的值。

3、peek操作

peek操作是获取链表头部一个元素（只读取不移除）。