Java マルチスレッドおよび同時実行に関する面接の質問 (質問 4、回答付き)

4. ConcurrentLinkedQueue ノンブロッキング無制限リンク リスト キュー

ConcurrentLinkedQueue は、リンク リスト構造に基づいて実装されたスレッドセーフ キューです。理論的には、キューの長さは無限に拡張できます。

他のキューと同様、ConcurrentLinkedQueue も先入れ先出し (FIFO) エンキュー ルールを使用して要素を並べ替えます。 (推奨される学習: Java インタビューの質問)

要素をキューに追加すると、新しく挿入された要素はキューの最後に挿入され、要素を取得すると、キューの先頭から削除されます。

ConcurrentLinkedQueue はリンク リスト構造であるため、キューに入るとき、挿入された要素はリンク リストを形成するために逆方向に拡張されます。デキューするときは、リンク リストの最初の要素から開始して増加して取得されます。 in sequence;

ConcurrentLinkedQueue を使用する場合、キューが空かどうかの判断が必要な場合は、size()==0 を使用しないように注意してください。実際には、多くのキュー要素がある場合、size() メソッドは多くのパフォーマンスと時間を消費します。isEmpty() を使用するだけで、キューが空かどうかを判断できます。

public class ConcurrentLinkedQueueTest {<br/>    public static int threadCount = 10;<br/>    public static ConcurrentLinkedQueue<String> queue = new ConcurrentLinkedQueue<String>();<br/>    static class Offer implements Runnable {<br/>        public void run() {<br/>            //不建议使用 queue.size()==0，影响效率。可以使用!queue.isEmpty()<br/>            if (queue.size() == 0) {<br/>                String ele = new Random().nextInt(Integer.MAX_VALUE) + "";<br/>                queue.offer(ele);<br/>                System.out.println("入队元素为" + ele);<br/>            }<br/>        }<br/>    }<br/>    static class Poll implements Runnable {<br/>        public void run() {<br/>            if (!queue.isEmpty()) {<br/>                String ele = queue.poll();<br/>                System.out.println("出队元素为" + ele);<br/>            }<br/>        }<br/>    }<br/>    public static void main(String[] agrs) {<br/>        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4);<br/>        for (int x = 0; x < threadCount; x++) {<br/>            executorService.submit(new Offer());<br/>            executorService.submit(new Poll());<br/>        }<br/>        executorService.shutdown();<br/>    }<br/>}<br/>

1 つの出力:

入队元素为313732926<br/>出队元素为313732926<br/>入队元素为812655435<br/>出队元素为812655435<br/>入队元素为1893079357<br/>出队元素为1893079357<br/>入队元素为1137820958<br/>出队元素为1137820958<br/>入队元素为1965962048<br/>出队元素为1965962048<br/>出队元素为685567162<br/>入队元素为685567162<br/>出队元素为1441081163<br/>入队元素为1441081163<br/>出队元素为1627184732<br/>入队元素为1627184732<br/>

ConcurrentLinkedQuere クラス図

に示すようにConcurrentLinkedQueue には 2 つの volatile Node ノードがあり、リストの最初と最後のノードを格納するために使用されます。ヘッド ノードには、リンク リストの最初の項目が null であるノードが格納され、末尾は常にそのノードを指すわけではありません。最後のノード。

Node ノードは、ノードの値を格納するために変数項目を内部的に維持し、next は次のノードを格納するために使用され、それを一方向の無制限リストにリンクします。

public ConcurrentLinkedQueue(){<br/>    head=tail=new Node<E>(null);<br/>}<br/>

上記のコードが初期化されると、項目 NULL を持つ空のノードがリンク リストの先頭ノードと末尾ノードとして構築されます。

オファー操作オファー操作は、リンクされたリストの最後に要素を追加することです。

実装原理を見てみましょう。

public boolean offer(E e) {<br/>    //e 为 null 则抛出空指针异常<br/>    checkNotNull(e);<br/>    //构造 Node 节点构造函数内部调用 unsafe.putObject，后面统一讲<br/>    final Node<E> newNode = new Node<E>(e);<br/>    //从尾节点插入<br/>    for (Node<E> t = tail, p = t; ; ) {<br/>        Node<E> q = p.next;<br/>        //如果 q=null 说明 p 是尾节点则插入<br/>        if (q == null) {<br/>            //cas 插入（1）<br/>            if (p.casNext(null, newNode)) {<br/>                //cas 成功说明新增节点已经被放入链表，然后设置当前尾节点（包含 head，1，3，5.。。个节点为尾节点）<br/>                if (p != t)// hop two nodes at a time<br/>                    casTail(t, newNode); // Failure is OK. return true;<br/>            }<br/>            // Lost CAS race to another thread; re-read next<br/>        } else if (p == q)//(2)<br/>            //多线程操作时候，由于 poll 时候会把老的 head 变为自引用，然后 head 的 next 变为新 head，所以这里需要<br/>            //重新找新的 head，因为新的 head 后面的节点才是激活的节点<br/>            p = (t != (t = tail)) ? t : head;<br/>        else<br/>            // 寻找尾节点(3)<br/>            p = (p != t && t != (t = tail)) ? t : q;<br/>    }<br/>}<br/>

コンストラクターから、先頭に null 項目を持つセンチネル ノードがあり、先頭と末尾の両方がこのノードを指していることがわかります。

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