当前位置:

首页 > 编程开发 > Java并发编程:使用LinkedBlockingQueue队列

Java并发编程:使用LinkedBlockingQueue队列

本文目录

    LinkedBlockingQueue也是使用单向链表实现的,其也有两个Node,分别用来存放首、尾节点,并且还有一个初始值为0的原子变量count,用来记录队列元素个数。另外还有两个ReentrantLock的实例,分别用来控制元素入队和出队的原子性,其中takeLock用来控制同时只有一个线程可以从队列头获取元素,其他线程必须等待,putLock控制同时只能有一个线程可以获取锁,在队列尾部添加元素,其他线程必须等待。另外,notEmpty和notFull是条件变量,它们内部都有一个条件队列用来存放进队

    LinkedBlockingQueue也是使用单向链表实现的,其也有两个Node,分别用来存放首、尾节点,并且还有一个初始值为0的原子变量count,用来记录队列元素个数。另外还有两个ReentrantLock的实例,分别用来控制元素入队和出队的原子性,其中takeLock用来控制同时只有一个线程可以从队列头获取元素,其他线程必须等待,putLock控制同时只能有一个线程可以获取锁,在队列尾部添加元素,其他线程必须等待。另外,notEmpty 和 notFull 是条件变量,它们内部都有一个条件队列用来存放进队和出队时被阻塞的线程,其实这是生产者-消费者模型。如下是独占锁的创建代码。

    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();
    • 当调用线程在LinkedBlockingQueue 实例上执行take、poll 等操作时需要获取到 takeLock 锁,从而保证同时只有一个线程可以操作链表头节点。另外由于条件变量 notEmpty 内部的条件队列的维护使用的是takeLock的锁状态管理机制,所以在调用notEmpty的await 和signal方法前调用线程必须先获取到 takeLock锁,否则会抛出IllegalMonitorStateException 异常。notEmpty内部则维护着一个条件队列,当线程获取到takeLock 锁后调用 notEmpty的await 方法时,调用线程会被阻塞,然后该线程会被放到notEmpty内部的条件队列进行等待,直到有线程调用了notEmpty的 signal 方法。

    • 在LinkedBlockingQueue实例上执行put、offer等操作时需要获取到putLock锁,从而保证同时只有一个线程可以操作链表尾节点。同样由于条件变量 notFull 内部的条件队列的维护使用的是putLock的锁状态管理机制,所以在调用 notFull 的 await 和 signal 方法前调用线程必须先获取到putLock锁,否则会抛出 IllegalMonitorStateException 异常。notFull 内部则维护着一个条件队列,当线程获取到 putLock 锁后调用notFull的await 方法时,调用线程会被阻塞,然后该线程会被放到notFull 内部的条件队列进行等待,直到有线程调用了 notFull 的 signal 方法。如下是LinkedBlockingQueue 的无参构造函数的代码。

    如下是LinkedBlockingQueue的无参构造代码

    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(null);
    }

    由该代码可知,默认队列容量为0x7fffffff,用户也可以自己指定容量,所以从一定程度上可以说LinkedBlockingQueue是有界阻塞队列。

    offer操作

    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 node = new Node(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;
    }

    代码(2)判断如果当前队列已满则丢弃当前元素并返回false

    代码(3)获取到 putLock 锁,当前线程获取到该锁后,则其他调用put和 offer操的线程将会被阻塞(阻塞的线程被放到putLock锁的AQS阻塞队列)。

    代码(4)这里重新判断当前队列是否满,这是因为在执行代码(2)和获取到 putLock 锁期间可能其他线程通过 put 或者offer 操作向队列里面添加了新元素。重新判斯队列确实不满则新元素入队,并递增计数器。

    代码(5)判断如果新元素入队后队列还有空闲空间,则唤醒notFull的条件队列里面因为调用了notFull的await操作(比如执行put方法而队列满了的时候)而被阻塞的一个线程,因为队列现在有空闲所以这里可以提前唤醒一个入队线程。

    代码(6)则释放获取的putLock 锁,这里要注意,锁的释放一定要在finally里面做因为即使try块抛出异常了,finally也是会被执行到。另外释放锁后其他因为调用put 操作而被阻塞的线程将会有一个获取到该锁。

    代码(7)中的c0说明在执行代码(6)释放锁时队列里面至少有一个元素,队列里面有元素则执行signalNotEmpty操作.

    本文内容来源于网友投稿,如有侵权请联系删除。
    作者最新文章
    编程开发 Java
    相关文章 更多
    Claude Code AI编程工具实力揭秘与编程助手实测
    Claude Code AI编程工具实力揭秘与编程助手实测

    通过实测展示Claude Code在终端中如何理解自然语言指令、自动修改代码文件并处理复杂编程任务,帮助开发者评估其实际辅助能力。

    winforms教程自学入门与基础开发步骤详解
    winforms教程自学入门与基础开发步骤详解

    本教程详细讲解如何使用Visual Studio创建WinForms项目,通过添加按钮和标签控件并编写点击事件代码,实现一个基础的计数器功能,适合C#初学者快速上手Windows窗体应用开发。

    Cursor自动补全设置教程教你快速开启代码补全功能
    Cursor自动补全设置教程教你快速开启代码补全功能

    详解Cursor编辑器中自动补全功能的开启与优化设置,涵盖Tab触发机制、上下文窗口调整及模型切换,帮助开发者解决补全延迟、干扰大等问题,提升编码流畅度。

    pandas的数据格式怎么转换和设置方法教程
    pandas的数据格式怎么转换和设置方法教程

    详解Pandas中数据格式转换的核心方法,包括astype强制转换、to_numeric容错处理及日期解析技巧,解决常见类型错误并提升数据处理效率。

    VS Code中文设置方法 简体语言包安装与切换教程
    VS Code中文设置方法 简体语言包安装与切换教程

    详细介绍在Visual Studio Code中安装Chinese (Simplified)语言包的方法,包括通过扩展市场搜索、安装及自动重启切换至简体中文界面的完整步骤,帮助开发者快速将编辑器本地化。

    cursor安装过程无法更改安装位置的解决方法
    cursor安装过程无法更改安装位置的解决方法

    针对Cursor安装包默认锁定C盘且无路径选择界面的问题,提供通过手动移动文件并创建目录联结(Symbolic Link)的解决方案,实现将软件安装在其他磁盘分区。

    rust下载安装教程详解及Windows环境配置方法
    rust下载安装教程详解及Windows环境配置方法

    详解Windows系统下Rust语言的安装步骤,重点解析rustup工具链管理机制,解决环境变量配置错误及MSVC链接器缺失问题,提供可复制的命令验证方法与常见报错的因果排查思路。

    vs code怎么配置 chat实用设置教程步骤
    vs code怎么配置 chat实用设置教程步骤

    详解VS Code中Chat插件的安装与核心配置步骤,重点解决API连接失败、响应慢等常见问题,通过优化上下文设置提升代码生成质量,适合希望集成AI辅助工具的开发者阅读。

    uniapp实例教程代码详解与项目实战指南
    uniapp实例教程代码详解与项目实战指南

    本教程通过实战案例详解UniApp开发流程,包括项目初始化、页面结构解析、数据绑定与事件处理,帮助初学者快速上手跨平台应用开发。

    android studio安装教程2026
    android studio安装教程2026

    详细讲解2026年最新版Android Studio的下载与安装步骤,涵盖JDK环境检查、组件选择及初始配置,助您顺利开启安卓应用开发之旅。

    查看更多
    精品专题 更多
    装机必备
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows
    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    macOS软件
    macOS软件

    正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

    Mac软件 更多
    Blender
    Blender
    Windows、macOS 和 Linux

    Blender 是一款免费开源、跨平台的专业 3D 创作软件,集建模、动画、渲染、视频编辑与视觉合成等功能于一体,广泛应用于影视动画、游戏设计和建筑可视化等领域。软件支持 Cycles 物理渲染器与 Eevee 实时渲染引擎,并提供多边形建模、骨骼绑定、物理模拟等专业工具。Blender 兼容 Windows、macOS 和 Linux 系统,安装包轻巧、运行流畅,依托活跃的全球开发者社区持续更新,是从初学者到专业创作者都值得选择的正版 3D 创作工具。

    灵活计算器
    灵活计算器
    macOS/iOS/Android

    灵活计算器是一款笔记式算数应用,支持实时计算、动态关联和云端同步功能。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

    赤友清理大师
    赤友清理大师
    macOS

    赤友清理大师是一款为 Mac 设计的智能清理优化工具,可精准扫描垃圾、大文件、重复文件等,释放磁盘空间。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

    WINDOWS 更多
    Blender
    Blender
    Windows、macOS 和 Linux

    Blender 是一款免费开源、跨平台的专业 3D 创作软件,集建模、动画、渲染、视频编辑与视觉合成等功能于一体,广泛应用于影视动画、游戏设计和建筑可视化等领域。软件支持 Cycles 物理渲染器与 Eevee 实时渲染引擎,并提供多边形建模、骨骼绑定、物理模拟等专业工具。Blender 兼容 Windows、macOS 和 Linux 系统,安装包轻巧、运行流畅,依托活跃的全球开发者社区持续更新,是从初学者到专业创作者都值得选择的正版 3D 创作工具。

    Windows 10
    Windows 10
    Windows

    Windows 10 是一款微软推出的经典操作系统,拥有硬件兼容性与多任务处理能力。它更偏向把系统状态查看和常用调节动作放在一起,适合需要持续观察和微调设备状态的场景。

    极度公式
    极度公式
    Windows/macOS/Linux

    极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。