ConcurrentLinkedQueue详解(特点原理及使用示例)

ConcurrentLinkedQueue定义

ConcurrentLinkedQueue是一个基于链接节点的无界无锁线程安全队列，它采用先进先出的规则对节点进行排序。

 

ConcurrentLinkedQueue特点

ConcurrentLinkedQueue有以下几个特点：

1. 线程安全：ConcurrentLinkedQueue是线程安全的队列，它可以被多个线程同时访问和修改，而不需要进行显式的同步操作。
2. 高效性：ConcurrentLinkedQueue是基于链表的实现，它的插入和删除操作都是非阻塞的，由于没有锁的竞争，所以性能比较高。
3. 无界队列：ConcurrentLinkedQueue是一个无界队列，它的容量可以无限增长，没有固定的大小限制。
4. 支持FIFO：ConcurrentLinkedQueue支持先进先出（FIFO）的队列操作，新元素会被添加到队列的尾部，而从队列中删除元素时，总是删除队列的头部元素。
5. 不支持阻塞：ConcurrentLinkedQueue不支持阻塞操作，当队列为空时，从队列中获取元素会返回null值。
6. 迭代顺序不确定：由于ConcurrentLinkedQueue是基于链表的实现，所以它的迭代顺序并不是确定的，可能会出现乱序的情况。

 

ConcurrentLinkedQueue使用

1.ConcurrentLinkedQueue常用方法

如下所示:

方法	含义
offer(E)	插入一个元素到队列尾部
poll()	从队列头部取出一个元素
add(E)	同 offer (E)
peek()	获取头部元素，但不删除
isEmpty()	判断队列是否为空
size()	获取队列长度 (元素个数)
contains(Object)	判断队列是否包含指定元素

ConcurrentLinkedQueue最主要的两个方法是：offer (E) 和 poll ()，分别实现队列的两个重要的操作：入队和出队。

 

2.ConcurrentLinkedQueue使用示例

下面我们通过一个示例来掌握ConcurrentLinkedQueue

如下所示：

import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;

public class ConcurrentLinkedQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建ConcurrentLinkedQueue对象
        ConcurrentLinkedQueue<String> queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();

        // 添加元素到队列中
        queue.offer("element1");
        queue.offer("element2");
        queue.offer("element3");

        // 获取队列的长度
        int size = queue.size();
        System.out.println("队列的长度：" + size);

        // 遍历队列中的元素
        for (String element : queue) {
            System.out.println("遍历元素：" + element);
        }

        // 获取并删除队列的头部元素
        String headElement = queue.poll();
        System.out.println("队列头部的元素：" + headElement);

        // 获取队列的长度
        size = queue.size();
        System.out.println("队列的长度：" + size);

        // 判断队列是否包含某个元素
        boolean containsElement = queue.contains("element2");
        System.out.println("队列是否包含元素element2：" + containsElement);

        // 清空队列
        queue.clear();

        // 判断队列是否为空
        boolean isEmpty = queue.isEmpty();
        System.out.println("队列是否为空：" + isEmpty);
    }
}

创建了一个ConcurrentLinkedQueue对象，并且添加了一些元素到队列中。

然后，我们通过遍历队列中的元素，获取队列的长度，获取并删除队列的头部元素等操作演示了ConcurrentLinkedQueue的基本用法。

 

ConcurrentLinkedQueue原理

ConcurrentLinkedQueue内部是通过链表的方式来实现元素的存储和管理的。

如下图所示：

下面是ConcurrentLinkedQueue的一些实现原理：

1.基于链表的实现

ConcurrentLinkedQueue是通过链表的方式来实现元素的存储和管理的，每个节点都包含了一个元素和一个指向下一个节点的引用。

 

2.非阻塞算法

ConcurrentLinkedQueue采用非阻塞算法实现线程安全，具体来说是通过使用CAS（Compare And Swap）原子操作来实现线程安全，而不需要使用锁。

CAS（Compare and swap），即比较并交换，也是实现我们平时所说的自旋锁或乐观锁的核心操作。

CAS实现很简单，就是用一个预期的值和内存值进行比较，如果两个值相等，就用预期的值替换内存值，并返回 true，否则，返回 false。

如下图所示：

更多关于CAS的介绍，可以查看：CAS实现原理详解这篇文章。

 

3.无界队列

ConcurrentLinkedQueue是一个无界队列，其容量可以无限增长，没有固定的大小限制。

 

4.迭代顺序不确定

由于ConcurrentLinkedQueue是基于链表的实现，所以其迭代顺序并不是确定的，可能会出现乱序的情况。

 

5.适用于高并发场景

由于ConcurrentLinkedQueue采用非阻塞算法实现线程安全，具有高效、低竞争和可伸缩性等特点，因此非常适用于高并发场景。

总之，ConcurrentLinkedQueue是一个高效、线程安全的无界队列实现，其内部采用基于链表的方式存储和管理元素，使用非阻塞算法实现线程安全，适用于高并发场景的使用。

以上就是ConcurrentLinkedQueue的详解，更多Java集合框架，请查看：Java集合框架详解(看这篇就够了)。

作者简介

陈睿|mikechen，10年+大厂架构经验，BAT资深面试官，就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。

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