【集合Queue系列七】并发安全Queue

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博客目录

1.ConcurrentLinkedQueue 图解

2.ConcurrentLinkedQueue 原理

• ConcurrentLinked 是由链表结构组成的线程安全的先进先出无界队列。
• 当多线程要共享访问集合时，ConcurrentLinkedQueue 是一个比较好的选择。
• 不允许插入 null 元素
• 支持非阻塞地访问并发安全的队列，不会抛出 ConcurrentModifiationException 异常。
• size 方法不是准确的，因为在统计集合的时候，队列可能正在添加元素，导致统计不准。
• 批量操作 addAll、removeAll、retainAll、containsAll、equals 和 toArray 不保证原子性（操作不可分割）
• 添加元素 happen-before 其他线程移除元素。

用法如下:

ConcurrentLinkedQueue queue = new ConcurrentLinkedQueue();
BuildingBlockWithName buildingBlock = new BuildingBlockWithName("三角形", "A");
concurrentLinkedQueue.add(buildingBlock);

继承与实现

ConcurrentLinkedQueue 类继承了哪些类

• AbstractQueue 抽象类，具有队列的功能

ConcurrentLinkedQueue 类实现了哪些接口

• Queue 接口，可作为队列使用

3.ConcurrentLinkedDeque 类

ConcurrentLinkedDeque原理图:

• 由链表结构组成的双向无界阻塞队列
• 插入、删除和访问操作可以并发进行，线程安全的类
• 不允许插入 null 元素
• 在并发场景下，计算队列的大小是不准确的，因为计算时，可能有元素加入队列。
• 批量操作 addAll、removeAll、retainAll、containsAll、equals 和 toArray 不保证原子性（操作不可分割）

使用:

BuildingBlockWithName buildingBlock1 = new BuildingBlockWithName("三角形", "A");
BuildingBlockWithName buildingBlock2 = new BuildingBlockWithName("四边形", "B");
ConcurrentLinkedDeque concurrentLinkedDeque = new ConcurrentLinkedDeque();
concurrentLinkedDeque.addFirst(buildingBlock1);
concurrentLinkedDeque.addLast(buildingBlock2);
//结果：顺序：三角形、四边形

4.ArrayBlockingQueue 类

ArrayBlockingQueuey原理:

• ArrayBlockingQueue 是一个用数组实现的有界阻塞队列。
• 队列慢时插入操作被阻塞，队列空时，移除操作被阻塞。
• 按照先进先出（FIFO）原则对元素进行排序。
• 默认不保证线程公平的访问队列。
• 公平访问队列：按照阻塞的先后顺序访问队列，即先阻塞的线程先访问队列。
• 非公平性是对先等待的线程是非公平的，当队列可用时，阻塞的线程都可以争夺访问队列的资格。有可能先阻塞的线程最后才访问访问队列。
• 公平性会降低吞吐量。

使用:

创建两个积木：三角形、四边形，然后添加到队列：

BuildingBlockWithName buildingBlock1 = new BuildingBlockWithName("三角形", "A");
BuildingBlockWithName buildingBlock2 = new BuildingBlockWithName("四边形", "B");
ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue(100, true);
arrayBlockingQueue.add(buildingBlock1);
arrayBlockingQueue.add(buildingBlock2);

5.LinkedBlockingQueue 类

LinkedBlockingQueue原理:

• LinkedBlockingQueue 具有单链表和有界阻塞队列的功能。
• 队列慢时插入操作被阻塞，队列空时，移除操作被阻塞。
• 默认和最大长度为 Integer.MAX_VALUE，相当于无界(值非常大：2^31-1)。

LinkedBlockingQueue的应用场景:

• 吞吐量通常要高于 ArrayBlockingQueue。创建线程池时，参数 runnableTaskQueue（任务队列），用于保存等待执行的任务的阻塞队列可以选择 LinkedBlockingQueue。静态工厂方法 Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。

LinkedBlockingQueue实现了哪些接口:

• LinkedBlockingQueue 继承了 BlockingQueue 类，可作为阻塞队列使用
• LinkedBlockingQueue 继承了 AbstractQueue 抽象类，具有队列的功能。
• LinkedBlockingQueue 实现了 java.io.Serializable 接口，即可支持序列化，能通过序列化去传输。

6.LinkedBlockingDeque 类

LinkedBlockingDeque原理:

• 由链 LinkedBlockingDeque = 阻塞队列+链表+双端访问
• 线程安全。
• 多线程同时入队时，因多了一端访问入口，所以减少了一半的竞争。
• 默认容量大小为 Integer.MAX_VALUE。可指定容量大小。

LinkedBlockingDeque的应用场景:

LinkedBlockingDeque 可以用在“工作窃取“模式中。

工作窃取算法 ：某个线程比较空闲，从其他线程的工作队列中的队尾窃取任务来帮忙执行。

LinkedBlockingDeque实现了哪些接口:

• LinkedBlockingDeque 继承了 BlockingDeque 类，可作为阻塞队列使用
• LinkedBlockingDeque 继承了 AbstractQueue 抽象类，具有队列的功能。
• LinkedBlockingDeque 实现了 java.io.Serializable 接口，即可支持序列化，能通过序列化去传输。

7.PriorityBlockingQueue 类

PriorityBlockQueue的原理:

• PriorityBlockQueue = PriorityQueue + BlockingQueue
• 之前我们也讲到了 PriorityQueue 的原理，支持对元素排序。
• 元素默认自然排序。
• 可以自定义 CompareTo()方法来指定元素排序规则。
• 可以通过构造函数构造参数 Comparator 来对元素进行排序。

PriorityBlockQueue实现了哪些接口:

• LinkedBlockingQueue 继承了 BlockingQueue 接口，可作为阻塞队列使用
• LinkedBlockingQueue 继承了 AbstractQueue 抽象类，具有队列的功能。
• LinkedBlockingQueue 实现了 java.io.Serializable 接口，即可支持序列化，能通过序列化去传输。

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