解析Java LinkedBlockingDeque阻塞双端队列底层源码

2023-09-14 18:02:49

Java并发利器：深入解析LinkedBlockingDeque

在处理任务和消息时，Java并发编程中队列数据结构可谓是得力助手。而作为Java并发集合框架中不容小觑的成员，LinkedBlockingDeque凭借其阻塞式双端队列的特性，赢得了广大开发者的青睐。本文将带你潜入LinkedBlockingDeque的底层源码，揭开它的工作原理和实现机制。

LinkedBlockingDeque的基本原理

LinkedBlockingDeque是一种基于链表实现的双端队列，可以让你从队列两端进行插入和删除操作。它不仅像普通队列那样支持从队头添加或删除元素，还像栈一样允许从队尾添加或删除元素。LinkedBlockingDeque的内部结构可谓是简洁至极，仅由一个节点列表组成，每个节点存储了一个元素和指向下一个节点的引用。

LinkedBlockingDeque的操作源码分析

1. 入队列操作

入队列操作包括从队头添加元素（offerFirst）和从队尾添加元素（offerLast）两种方式。当调用offerFirst方法时，LinkedBlockingDeque会创建一个新节点并将其插入到链表的头部。而当调用offerLast方法时，它会创建新节点并将其插入到链表的尾部。

public boolean offerFirst(E e) {
    addLast(e);
    return true;
}

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

2. 出队列操作

出队列操作同样包含从队头删除元素（pollFirst）和从队尾删除元素（pollLast）两种方式。当调用pollFirst方法时，LinkedBlockingDeque会从链表的头部删除第一个节点并返回该节点的元素。而当调用pollLast方法时，它会从链表的尾部删除最后一个节点并返回该节点的元素。

public E pollFirst() {
    return removeFirst();
}

public E pollLast() {
    return removeLast();
}

3. 迭代操作

LinkedBlockingDeque支持迭代操作，你可以通过调用iterator方法来获取一个迭代器。该迭代器可以让你遍历队列中的所有元素。

public Iterator<E> iterator() {
    return new Itr();
}

4. 阻塞操作

LinkedBlockingDeque是一个阻塞队列，这意味着当队列已满时，入队列操作将被阻塞，直到队列中有空间可用为止。同样地，当队列为空时，出队列操作将被阻塞，直到队列中有元素可用为止。

public void put(E e) throws InterruptedException {
    checkNotNull(e);
    insert(e, true);
}

public E take() throws InterruptedException {
    E x;
    while ( (x = removeFirst()) == null) {
        awaitFulfill();
    }
    return x;
}

LinkedBlockingDeque的高效与简洁

LinkedBlockingDeque的源码非常简洁，只有几百行代码。这使得它易于理解和维护。此外，LinkedBlockingDeque的性能非常高效，因为它避免了不必要的同步操作。

LinkedBlockingDeque的应用场景

LinkedBlockingDeque可以用于各种并发编程场景，例如：

生产者-消费者模式：LinkedBlockingDeque可以作为生产者和消费者之间通信的媒介。生产者将数据放入队列，消费者从队列中取出数据进行处理。
任务队列：LinkedBlockingDeque可以作为任务队列来存储待执行的任务。当有新任务产生时，可以将其放入队列中。当有空闲线程时，可以从队列中取出任务进行执行。
消息队列：LinkedBlockingDeque可以作为消息队列来存储消息。当有新消息产生时，可以将其放入队列中。当有消费者需要读取消息时，可以从队列中取出消息进行处理。

结论

LinkedBlockingDeque是一个功能强大的Java并发队列，它具有高效、简洁、易用等优点。如果你正在开发并发程序，那么LinkedBlockingDeque是一个非常值得你考虑的选择。

常见问题解答

1. LinkedBlockingDeque和ArrayBlockingQueue有什么区别？

LinkedBlockingDeque是基于链表实现的，而ArrayBlockingQueue是基于数组实现的。因此，LinkedBlockingDeque在插入和删除元素时比ArrayBlockingQueue更灵活，但它在查找元素时比ArrayBlockingQueue慢。

2. LinkedBlockingDeque和ConcurrentLinkedQueue有什么区别？

LinkedBlockingDeque是一个阻塞队列，而ConcurrentLinkedQueue是一个非阻塞队列。这意味着当队列已满时，入队列操作在LinkedBlockingDeque中会被阻塞，而在ConcurrentLinkedQueue中不会。

3. LinkedBlockingDeque如何处理并发访问？

LinkedBlockingDeque使用锁来处理并发访问。当一个线程试图对队列进行修改时，它会获取锁。其他线程在该线程释放锁之前无法对队列进行修改。

4. LinkedBlockingDeque的容量可以限制吗？

可以。LinkedBlockingDeque有一个容量限制属性，你可以通过构造函数或setCapacity方法来设置它。

5. LinkedBlockingDeque可以存储null元素吗？