LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingQueue是一个可以指定容量大小的以单链表为数据结构实现的队列，默认容量大小为
Integer.MAX_VALUE，可以在构造方法中传入容量大小。内部持有两个锁：读锁
taskLock，控制元素的移除，对应条件notEmpty，如果队列空，则阻塞线程；写锁
putLock，控制元素的新增，对应条件notFull，如果队满，则阻塞线程。其实都是写锁，暂且如此称呼，作为区分。当队列元素数量
count达到队列容量大小capacity，则说明队满，count=0队空。
链表内部类
/**
* 单链表
*/
static class Node<E> {
E item;
/**
* One of:
* - the real successor Node
* - this Node, meaning the successor is head.next
* - null, meaning there is no successor (this is the last node)
*/
Node<E> next;
Node(E x) { item = x; }
}
关键属性
// 队列容量
private final int capacity;
// 实际元素总数, count <= capacity
private final AtomicInteger count = new AtomicInteger();
// 头节点
transient Node<E> head;
// 尾节点
private transient Node<E> last;
// 取元素锁，读锁
private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();
// 当队列为空时，获取元素线程在该条件上等待
private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();
// 新增元素锁，写锁
private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();
// 当队列满时，新增元素线程在该条件上等待
private final Condition notFull = putLock.newCondition();
构造方法
/**
* 无参构造，默认容量为Integer.MAX_VALUE 无界队列
*/
public LinkedBlockingQueue() {
this(Integer.MAX_VALUE);
}
/**
* 指定容量大小
*/
public LinkedBlockingQueue(int capacity) {
if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
this.capacity = capacity;
last = head = new Node<E>(null);
}
新增元素
/**
* put新增元素
* 1、如果队列满了，则在队满条件上等待，当队列不满条件满足，再次判断队列不满成立，向下执行
* 2、队列不满，将新增元素入队，当前元素作为队列尾节点
* 3、队列元素总数+1,
* 4、如果队列总数未满，唤醒在不满条件上等待的线程
* 5、如果新增之前队列是空的，还需要唤醒在非空条件上等待的线程
*/
public void put(E e) throws InterruptedException {
if (e == null) throw new NullPointerException();
int c = -1;
Node<E> node = new Node<E>(e);
final ReentrantLock putLock = this.putLock;
final AtomicInteger count = this.count;
putLock.lockInterruptibly();
try {
// 常规套路
// 因为可能有多个线程在条件上等待，在唤醒某个等待线程的同时，有新的线程进来完成新增元素，
// 这时如果唤醒线程不管不顾，继续向下执行，那么元素总数将会超过本该有的容量
while (count.get() == capacity) {
// 队列已满，进入等待
notFull.await();
}
// 将节点入队
enqueue(node);
// 获取元素总数，并将元素总数+1
// c = 新增后元素总数 - 1
c = count.getAndIncrement();
// 队列还未满，唤醒在队列满条件上等待的线程
if (c + 1 < capacity)
notFull.signal();
} finally {
// 释放写锁
putLock.unlock();
}
// 如果队列新增元素前是空的，那么这里唤醒在队列空条件上等待的线程
if (c == 0)
signalNotEmpty();
}
// 入队节点，将新增节点作为尾节点的后驱节点，并更新新增节点为尾节点
private void enqueue(Node<E> node) {
// assert putLock.isHeldByCurrentThread();
// assert last.next == null;
last = last.next = node;
}
/**
* offer新增元素
* 1、如果检测到队满，直接返回
* 2、队未满，完成元素添加后，再次判断队列是否已满，如果未满，唤醒在队不满条件上等待的线程
* 3、如果添加元素前队列空，则唤醒在队不空条件上等待的线程
*/
public boolean offer(E e) {
if (e == null) throw new NullPointerException();
// 上来直接检测队列是否已满，如果队满，直接返回
final AtomicInteger count = this.count;
if (count.get() == capacity)
return false;
int c = -1;
Node<E> node = new Node<E>(e);
// 加锁，完成元素新增
final ReentrantLock putLock = this.putLock;
putLock.lock();
try {
// 双重校验，再次判断是否队满
if (count.get() < capacity) {
// 队列未满，入队
enqueue(node);
// 总元素数量+1
c = count.getAndIncrement();
if (c + 1 < capacity)
notFull.signal();
}
} finally {
putLock.unlock();
}
if (c == 0)
signalNotEmpty();
return c >= 0;
}
移除元素
/**
* 队列空，则进入等待
*/
public E take() throws InterruptedException {
E x;
int c = -1;
final AtomicInteger count = this.count;
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
takeLock.lockInterruptibly();
try {
// 如果队列空，进入等待
while (count.get() == 0) {
notEmpty.await();
}
// 出队
x = dequeue();
// 元素个数减1
c = count.getAndDecrement();
// 队列中还有元素，唤醒在非空条件上等待的线程
if (c > 1)
notEmpty.signal();
} finally {
takeLock.unlock();
}
// 如果移除元素前，队列是满的，还需要唤醒在队满条件上等待的线程
if (c == capacity)
signalNotFull();
return x;
}
/**
* 出队元素
*/
private E dequeue() {
// assert takeLock.isHeldByCurrentThread();
// assert head.item == null;
// 队首
Node<E> h = head;
// 对一个队列元素
Node<E> first = h.next;
h.next = h; // help GC
// 将第一个队列元素置为队头，元素值设为null
head = first;
E x = first.item;
first.item = null;
return x;
}
/**
* 队列空，返回null
*/
public E poll() {
final AtomicInteger count = this.count;
// 队列空，直接返回null
if (count.get() == 0)
return null;
E x = null;
int c = -1;
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
takeLock.lock();
try {
// 队列不空，移除元素
if (count.get() > 0) {
// 出队
x = dequeue();
// 元素总数减1
c = count.getAndDecrement();
// 队列中还有元素，唤醒在非空条件上等待的线程
if (c > 1)
notEmpty.signal();
}
} finally {
takeLock.unlock();
}
// 如果移除元素前，队列是满的，还需要唤醒在队满条件上等待的线程
if (c == capacity)
signalNotFull();
return x;
}
获取队列头元素
/**
* 仅是将队头元素返回，不会移除
*/
public E peek() {
if (count.get() == 0)
return null;
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
takeLock.lock();
try {
// 返回队头元素，实际是第二元素
Node<E> first = head.next;
// 如果为null，表明队列中没有元素，直接返回null
if (first == null)
return null;
// 返回元素
else
return first.item;
} finally {
takeLock.unlock();
}
}
remove移除元素
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) return false;
// 读锁写锁都上锁，防止其他线程新增或移除元素
fullyLock();
try {
// 从队列头部移除元素
for (Node<E> trail = head, p = trail.next;
p != null;
trail = p, p = p.next) {
// 如果队列中有相等的，从队列链表中移除
if (o.equals(p.item)) {
unlink(p, trail);
return true;
}
}
return false;
} finally {
// 释放读锁和写锁
fullyUnlock();
}
}
void unlink(Node<E> p, Node<E> trail) {
// assert isFullyLocked();
// p.next is not changed, to allow iterators that are
// traversing p to maintain their weak-consistency guarantee.
p.item = null;
trail.next = p.next;
// 移除的是队尾元素，则修改队尾
if (last == p)
last = trail;
// 如果移除元素前队满，则唤醒在队满条件上等待的线程
if (count.getAndDecrement() == capacity)
notFull.signal();
}
void fullyLock() {
putLock.lock();
takeLock.lock();
}
void fullyUnlock() {
takeLock.unlock();
putLock.unlock();
}
contains
public boolean contains(Object o) {
if (o == null) return false;
// 读锁和写锁都上锁
fullyLock();
try {
// 从队列链表头部开始遍历，查找是否有相等的元素
for (Node<E> p = head.next; p != null; p = p.next)
// 存在相等的元素
if (o.equals(p.item))
return true;
return false;
} finally {
// 释放读锁和写锁
fullyUnlock();
}
}