深入理解java：2.3.4. 并发编程concurrent包 之容器ConcurrentLinkedQueue（非阻塞的并发队列---循环CAS）

1.    引言

在并发编程中我们有时候需要使用线程安全的队列。

如果我们要实现一个线程安全的队列有两种实现方式：一种是使用阻塞算法，另一种是使用非阻塞算法。

使用阻塞算法的队列可以用一个锁（入队和出队用同一把锁）或两个锁（入队和出队用不同的锁）等方式来实现，

而非阻塞的实现方式则可以使用循环CAS的方式来实现，本文让我们一起来研究下如何使用非阻塞的方式来实现线程安全队列ConcurrentLinkedQueue的。

2.    ConcurrentLinkedQueue的介绍

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

当我们添加一个元素的时候，它会添加到队列的尾部，当我们获取一个元素时，它会返回队列头部的元素。

 

入队列就是将入队节点添加到队列的尾部。

tail.casNext(null, n)   CAS算法，往tail的Next 设入队节点n。

tail.casTail(tail, n)   CAS算法，把入队节点n 标记为tail 。

 

01	public boolean offer(E e) {

02

03	if (e == null)

04

05	throw new NullPointerException();

06

07	Node</e><e> n = new Node</e><e>(e);

08

09	for (;;) {

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11	Node</e><e> t = tail;

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13	if (t.casNext(null, n) && casTail(t, n)) {

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15	return true;

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}

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}

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}

 这个方法没有任何锁操作。线程安全完全由CAS操作和队列的算法来保证。整个算法的核心是for循环，这个循环没有出口，直到尝试成功，这也符合CAS操作的流程。

ConcurrentLinkedQueue使用时，应当注意的地方：

查看ConcurrentLinkedQueue的API ，

.size() 是要遍历一遍集合的，性能慢，所以尽量要避免用size而改用 isEmpty()

ConcurrentLinkedQueue并发队列的一个demo：
先建立一个测试pojo，Log.java两个字段，加上get、set方法
private Date date;
private String value;


然后建立队列类，如下：
/**
 * 用于记录日志的队列，ConcurrentLinkedQueue <br/>
 * 此队列按照 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序，详见J2SE_API或JDK
 * @author RSun
 * 2012-2-22下午05:05:19
 */
public class SystemLogQueue {

private static Queue<Log> log_Queue;
static{
if (null == log_Queue) {
log_Queue = new ConcurrentLinkedQueue<Log>(); //基于链接节点的无界线程安全队列
}
}

/** 初始化创建队列 **/
public static void init() {
if (null == log_Queue) {
log_Queue = new ConcurrentLinkedQueue<Log>(); //基于链接节点的无界线程安全队列
}
}

/**
* 添加到队列方法，将指定元素插入此队列的尾部。
* @param log Log对象
* @return 成功返回true，否则抛出 IllegalStateException
*/
public static boolean add(Log log) {
return (log_Queue.add(log));//由于是无界队列（21亿个元素），基本上可以保证一直添加
}
/** 获取并移除此队列的头 ，如果此队列为空，则返回 null */
public static Log getPoll() {
return (log_Queue.poll());
}
/** 获取但不移除此队列的头；如果此队列为空，则返回 null **/
public static Log getPeek() {
return (log_Queue.peek());
}
/** 判断此队列是否有元素 ，没有返回true **/
public static boolean isEmpty() {
return (log_Queue.isEmpty());
}
/** 获取size,速度比较慢 **/
public static int getQueueSize() {
return (log_Queue.size());
}

public static void main(String[] args) {
System.out.println("队列是否有元素：" + !isEmpty());
Log log = new Log();
log_Queue.add(log);

System.out.println("队列是否有元素：" + !isEmpty());
Log log2 = new Log();
log2.setDate(new Date());
log2.setValue("哈哈哈");
log_Queue.add(log2);
System.out.println("队列元素个数：" + getQueueSize());

Log l = getPeek();
System.out.println(" 获取队列数据：" + l.getValue() + "---" + l.getDate());
System.out.println("队列元素个数：" + getQueueSize());

for (int i = 0; i < 2; i++) {
Log l2 = getPoll();
if(l2 != null){
System.out.println(" 获取队列数据并删除：" + l2.getValue() + "---" + l2.getDate());
}
System.out.println("队列元素个数：" + getQueueSize());
}
结果： // 队列是否有元素：false // 队列是否有元素：true // 队列元素个数：2 // 获取队列数据：null---null // 队列元素个数：2 // 获取队列数据并删除：null---null // 队列元素个数：1 // 获取队列数据并删除：哈哈哈---Thu Nov 15 13:58:02 CST 2012 // 队列元素个数：0
} }