一、LinkedBlockingQueue简介
LinkedBlockingQueue是Java中的一个阻塞队列实现,是一个线程安全的队列,它实现了BlockingQueue接口,可以用于多线程生产消费模型中。它使用链表结构存储元素,有容量限制,可以指定容量大小,也可以默认为无界。
二、LinkedBlockingQueue线程安全的原因
LinkedBlockingQueue线程安全的原因在于它使用了锁来保证并发的访问。当队列为空时,消费者线程想要从队列中获取元素时,将会挂起该线程,直到生产者线程往队列中插入元素。当队列满时,生产者线程想要往队列中插入元素时,将会挂起该线程,直到消费者线程从队列中取走元素。
LinkedBlockingQueue 通过 put 和 take 方法实现线程安全。当队列中的元素大小达到了指定的上限时,在进行 put 操作时会被阻塞住直到有空位可以进行插入;当队列中的元素为空时,在进行 take 操作时会被阻塞住直到有元素可以被取出。
三、LinkedBlockingQueue的常用方法
1. put(E e):将元素插入队列的尾部,如果队列已满,当前线程将被阻塞。
public void put(E e) throws InterruptedException { if (e == null) throw new NullPointerException(); // acquires fair synchronizer lock final ReentrantLock putLock = this.putLock; putLock.lockInterruptibly(); try { // loops until not full while (count == capacity) notFull.await(); // enqueue element at tail enqueue(new Node(e)); } finally { putLock.unlock(); } }
2. take():取出并返回队头元素,如果队列为空,当前线程将被阻塞。
public E take() throws InterruptedException { // acquires fair synchronizer lock final ReentrantLock takeLock = this.takeLock; takeLock.lockInterruptibly(); try { // loops until non-empty while (count == 0) notEmpty.await(); // dequeue element at head return dequeue(); } finally { takeLock.unlock(); } }
3. offer(E e):将元素插入队列的尾部,如果队列已满,则返回false。
public boolean offer(E e) { if (e == null) throw new NullPointerException(); // common case fast return final AtomicInteger count = this.count; if (count.get() == capacity) return false; final int c; final AtomicInteger putIndex = this.putIndex; final ReentrantLock putLock = this.putLock; putLock.lock(); try { if (count.get() == capacity) return false; enqueue(new Node(e)); //入队 c = count.getAndIncrement(); if (c + 1 < capacity) notFull.signal(); } finally { putLock.unlock(); } if (c == 0) signalNotEmpty(); return true; }
四、LinkedBlockingQueue的使用场景
LinkedBlockingQueue是一个非常实用的队列,特别是在多线程生产消费模型中,它能够缓解生产者与消费者之间的压力,实现线程安全。
它适用于以下的场景:
1. 生产者消费者模型:在多线程下,生产者线程生产数据放入队列中,消费者线程从队列中取出数据进行消费。
2. 数据缓存模型:在数据处理的过程中,将数据存储到队列中,待处理完成后再进行处理。
五、小结
本文介绍了LinkedBlockingQueue的线程安全机制,包括它的原理、常用方法以及使用场景。在多线程生产消费模型中,LinkedBlockingQueue能够实现线程安全,确保生产者线程与消费者线程之间的数据交互。