阻塞队列源码学习与对比

前上一篇详细学习了ArrayBlockingQueue，今天学习LinkedBlockingQueue源码并与之对比。

LinkedBlockingQueue总结

同样先直接总结LinkedBlockingQueue相关的特性，再根据源码来进行说明，它的主要特性如下：

1、他底层用链表实现数据存储；

2、他是一个FIFO无界阻塞队列。数据最大长度默认Intenger的最大值Integer.MAX_VALUE，也可以设置长度；

重要属性介绍

主要属性如下图：

LinkedBlockingQueue有一个内部类Node，用来组成它存储数据的链表，Node的item数据用来存储数据，next表示下一个节点，尾节点的next是null。

capacity容量表示队列最多可存储的数据量，初始化的时候设置，默认是Integer.MAX_VALUE；

count表示当前存储数据的数量，它是AtomicInteger类型（可以想想为什么？）；

head链表的头节点，它的item不存放数据；

tail链表的尾节点，它的next为null，也就是没有下一个节点；

takeLock与notEmpty控制take方法的阻塞；

putLock与notFull控制put方法的阻塞；

从上面属性可以猜出来LinkedBlockingQueue是用两个锁来控制数据的读和写，相当于把读和写分开，可以同时存在读和写操作，所以count有可能同时存在多个线程修改，有线程安全问题所以用AtomicInteger。

最关键的两个私有方法

同样LinkedBlockingQueue也有两个相同的关键方法，具体代码和解释如下图：

LinkedBlockingQueue的enqueue和dequeue方法比ArrayBlockingQueue的更加简单；

enqueue方法就是把新的节点放到last的next，然后把节点设置成尾节点。

dequeue是先拿到头节点next节点作为first节点，然后之前的头节点就的next设置成了自己，就脱离了链表，下次GC就会被回收掉。

然后first就作为head，把item拿出来后设置为null，所以头节点是不存储数据的，并且是由下一个节点升级来的。

LinkedBlockingQueue的这两个方法比较简单，但是也可以看出它实现了FIFO先进先出。

主要方法介绍

LinkedBlockingQueue与ArrayBlockingQueue一样都是继承至 AbstractQueue并实现 BlockingQueue接口，所以他们提供的方法都差不多，功能也类似，主要实现不同，上一篇已经详细讲了，这里就只看一下take和put方法的实现。

put方法源码如下图：

一共分四步：

把数据封装成Node节点，获取put锁；

验证队列是否已满，满则阻塞线程；

如果没有满则把节点加到队列中，count加1，并获取加之前的数量；

如果现在数量还是小于最大容量则唤醒阻塞的put线程，如果之前数量是0则唤醒take线程；

take方法源码如下图：

take方法和put方法差不多，主要分以下四步：

首先获取take锁；

判断队列中是否有数据，如果没有则阻塞线程；

调用dequeue方法获取数据，并把count减1；

如果获取前队列数量大于1则说明还有数据，可以唤醒其他take线程，如果获取前队列数量等于最大容器数量则说明有可能有阻塞的put线程，需要唤醒；

可以看到put和take方法很简单，都是先获取到对于的锁，然后根据队列数量判断是否阻塞，然后再添加或者获取数据，最后根据唤醒对应线程；

与ArrayBlockingQueue对比（重点）

LinkedBlockingQueue与ArrayBlockingQueue是非常相似的类，通过对比能够更体现他们的优缺点，主要对比如下：

从基础属性对比LinkedBlockingQueue底层实现是链表，ArrayBlockingQueue是数组。ArrayBlockingQueue初始化需要一个数组，而LinkedBlockingQueue是动态数量的Node对象；所以ArrayBlockingQueue需要预先分配内存，而LinkedBlockingQueue不用，如果预计需要缓存的数据很多的，那么ArrayBlockingQueue一开始就需要很大一块数据。

但是ArrayBlockingQueue添加元素更快，因为它只是要要保存的对象的引用放到数组对应位置，而LinkedBlockingQueue需要创建一个Node对象；同时在获取后这个Node对象变成了垃圾，在读写很大的情况会多出很多垃圾，可能会影响程序的性能；

ArrayBlockingQueue用一个锁控制读写，LinkedBlockingQueue用两个锁分别控制读写。因为ArrayBlockingQueue为了避免数据被覆盖，而LinkedBlockingQueue不用担心这种情况，可以同时支持读写，而ArrayBlockingQueue同一时刻支持一个操作，所以LinkedBlockingQueue吞吐量更高。

所以ArrayBlockingQueue会占用固定的内存，所以不能支持太大的缓存，但是每次操作延迟更加低，而LinkedBlockingQueue不用暂用一个初始化的内存，但是每次操作消耗的内存更大，不过同时支持读写所以吞吐量更高。

但是在使用LinkedBlockingQueue时，如果使用默认大小且当生产速度大于消费速度时候，有可能会内存溢出。

总结

LinkedBlockingQueue与ArrayBlockingQueue提供的功能完全相同，但是他们底层的实现不同，所以侧重点不同，在使用中可以根据情况选择。

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