如何使用Java並發程式設計中的LinkedBlockingQueue佇列？

LinkedBlockingQueue也是使用單向鍊錶實作的，其也有兩個Node，分別用來存放首、尾節點，並且還有一個初始值為0的原子變數count，用來記錄佇列元素個數。另外還有兩個ReentrantLock的實例，分別用來控制元素入隊和出隊的原子性，其中takeLock用來控制同時只有一個線程可以從隊列頭獲取元素，其他線程必須等待，putLock控制同時只能有一個執行緒可以取得鎖，在佇列尾部加入元素，其他執行緒必須等待。另外，notEmpty 和 notFull 是條件變量，它們內部都有一個條件隊列用來存放進隊和出隊時被阻塞的線程，其實這是生產者-消費者模型。如下是獨佔鎖的建立程式碼。

private final AtomicInteger count = new AtomicInteger();

/** Lock held by take, poll, etc */
private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();

/** Wait queue for waiting takes */
private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();

/** Lock held by put, offer, etc */
private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();

/** Wait queue for waiting puts */
private final Condition notFull = putLock.newCondition();

• 當呼叫執行緒在LinkedBlockingQueue 實例上執行take、poll 等操作時需要取得到 takeLock 鎖，從而保證同時只有一個執行緒可以操作鍊錶頭節點。另外由於條件變數 notEmpty 內部的條件佇列的維護使用的是takeLock的鎖定狀態管理機制，所以在呼叫notEmpty的await 和signal方法前呼叫執行緒必須先取得到 takeLock鎖定，否則會拋出IllegalMonitorStateException 例外。 notEmpty內部則維護一個條件佇列，當執行緒取得到takeLock 鎖定後呼叫notEmpty的await 方法時，呼叫執行緒會被阻塞，然後該執行緒會被放到notEmpty內部的條件佇列進行等待，直到有執行緒呼叫了notEmpty的signal 方法。

• 在LinkedBlockingQueue實例上執行put、offer等作業時需要取得到putLock鎖定，從而保證同時只有一個執行緒可以操作鍊錶尾節點。同樣由於條件變數 notFull 內部的條件佇列的維護使用的是putLock的鎖定狀態管理機制，所以在呼叫 notFull 的 await 和 signal 方法前呼叫執行緒必須先取得到putLock鎖定，否則會拋出 IllegalMonitorStateException 例外。 notFull 內部則維護一個條件佇列，當執行緒取得到putLock 鎖定後呼叫notFull的await 方法時，呼叫執行緒會被阻塞，然後該執行緒會被放到notFull 內部的條件佇列進行等待，直到有執行緒呼叫了notFull的signal 方法。如下是LinkedBlockingQueue 的無參建構子的程式碼。

如下是LinkedBlockingQueue的無參構造程式碼

public static final int MAX_VALUE = 0x7fffffff;
public LinkedBlockingQueue() {
    this(Integer.MAX_VALUE);
}


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

由這個程式碼可知，預設佇列容量為0x7fffffff，使用者也可以自己指定容量，所以從一定程度上可以說LinkedBlockingQueue是有界阻塞佇列。

offer運算

public boolean offer(E e) {
//(1)
    if (e == null) throw new NullPointerException();
    //(2)
    final AtomicInteger count = this.count;
    if (count.get() == capacity)
        return false;
        //(3)
    int c = -1;
    Node<E> node = new Node<E>(e);
    final ReentrantLock putLock = this.putLock;
    putLock.lock();
    try {
    //(4)
        if (count.get() < capacity) {
            enqueue(node);
            c = count.getAndIncrement();
            //(5)
            if (c + 1 < capacity)
                notFull.signal();
        }
    } finally {
    //(6)
        putLock.unlock();
    }
    //(7)
    if (c == 0)
        signalNotEmpty();
        //(8)
    return c >= 0;
}

程式碼(2)判斷如果目前佇列已滿則丟棄目前元素並傳回false

程式碼(3)取得到putLock 鎖，目前執行緒取得到該鎖後，則其他呼叫put和offer操的執行緒將會被阻塞(阻塞的執行緒被放到putLock鎖的AQS阻塞佇列)。

程式碼(4)這裡重新判斷目前佇列是否滿，這是因為在執行程式碼(2)和取得到 putLock 鎖定期間可能其他執行緒透過 put 或offer 操作向佇列裡面新增了新元素。重新判斯隊列確實不滿則新元素入隊，並遞增計數器。

程式碼(5)判斷如果新元素入隊後佇列還有空閒空間，則喚醒notFull的條件佇列裡面因為呼叫了notFull的await操作(例如執行put方法而佇列滿了的時候)而被阻塞的一個線程，因為隊列現在有空閒所以這裡可以提前喚醒一個入隊線程。

程式碼(6)則釋放所取得的putLock 鎖，這裡要注意，鎖的釋放一定要在finally裡面做因為即使try區塊拋出異常了，finally也是會被執行到。另外釋放鎖定後其他因為呼叫put 操作而被阻塞的執行緒將會有一個取得到該鎖定。

程式碼(7)中的c0說明在執行程式碼(6)釋放鎖定時佇列裡面至少有一個元素，佇列裡面有元素則執行signalNotEmpty操作.

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