LinkedBlockingQueue介绍
LinkedBlockingQueue是一个单向链表实现的阻塞队列。该队列按 FIFO排序元素，新元素插入到队列的尾部，并且队列获取操作会获得位于队列头部的元素。
此外，LinkedBlockingQueue可以指定队列的容量。如果不指定，默认容量大小等于Integer.MAX_VALUE。
LinkedBlockingQueue原理和数据结构
LinkedBlockingQueue继承于AbstractQueue，它本质上是一个FIFO(先进先出)的队列。
LinkedBlockingQueue实现了BlockingQueue接口，它支持多线程并发。当多线程竞争同一个资源时，某线程获取到该资源之后，其它线程需要阻塞等待。
LinkedBlockingQueue是通过单链表实现的:
head是链表的表头。取出数据时，都是从表头head处取出。
last是链表的表尾。新增数据时，都是从表尾last处插入。
count是链表的实际大小，即当前链表中包含的节点个数。
capacity是列表的容量，它是在创建链表时指定的。
putLock是插入锁，takeLock是取出锁；notEmpty是“非空条件”，notFull是“未满条件”。通过它们对链表进行并发控制。LinkedBlockingQueue在实现“多线程对竞争资源的互斥访问”时，对于“插入”和“取出(删除)”操作分别使用了不同的锁。对于插入操作，通过“插入锁putLock”进行同步；对于取出操作，通过“取出锁takeLock”进行同步。此外，插入锁putLock和“非满条件notFull”相关联，取出锁takeLock和“非空条件notEmpty”相关联。通过notFull和notEmpty更细腻的控制锁。
若某线程(线程A)要取出数据时，队列正好为空，则该线程会执行notEmpty.await()进行等待；当其它某个线程(线程B)向队列中插入了数据之后，会调用notEmpty.signal()唤醒“notEmpty上的等待线程”。此时，线程A会被唤醒从而得以继续运行。 此外，线程A在执行取操作前，会获取takeLock，在取操作执行完毕再释放takeLock。
若某线程(线程H)要插入数据时，队列已满，则该线程会它执行notFull.await()进行等待；当其它某个线程(线程I)取出数据之后，会调用notFull.signal()唤醒“notFull上的等待线程”。此时，线程H就会被唤醒从而得以继续运行。 此外，线程H在执行插入操作前，会获取putLock，在插入操作执行完毕才释放putLock。
LinkedBlockingQueue函数列表
LinkedBlockingQueue源码分析
下面从LinkedBlockingQueue的创建，添加，删除，遍历这几个方面对它进行分析。
1. 创建
下面以LinkedBlockingQueue(int capacity)来进行说明。
说明：
capacity是“LinkedBlockingQueue”的容量。
head和last是“LinkedBlockingQueue”的首节点和尾节点。它们在LinkedBlockingQueue中的声明如下：
链表的节点定义如下：
2. 添加
下面以offer(E e)为例，对LinkedBlockingQueue的添加方法进行说明。
public boolean offer(E e) { if (e == null) throw new NullPointerException(); // 如果“队列已满”，则返回false，表示插入失败。 final AtomicInteger count = this.count; if (count.get() == capacity) return false; int c = -1; // 新建“节点e” Node<E> node = new Node(e); final ReentrantLock putLock = this.putLock; // 获取“插入锁putLock” putLock.lock(); try { // 再次对“队列是不是满”的进行判断。 // 若“队列未满”，则插入节点。 if (count.get() < capacity) { // 插入节点 enqueue(node); // 将“当前节点数量”+1，并返回“原始的数量” c = count.getAndIncrement(); // 如果在插入元素之后，队列仍然未满，则唤醒notFull上的等待线程。 if (c + 1 < capacity) notFull.signal(); } } finally { // 释放“插入锁putLock” putLock.unlock(); } // 如果在插入节点前，队列为空；则插入节点后，唤醒notEmpty上的等待线程 if (c == 0) signalNotEmpty(); return c >= 0; }
说明：offer()的作用很简单，就是将元素E添加到队列的末尾。 enqueue()的源码如下：
private void enqueue(Node<E> node) { // assert putLock.isHeldByCurrentThread(); // assert last.next == null; last = last.next = node; }
enqueue()的作用是将node添加到队列末尾，并设置node为新的尾节点！ signalNotEmpty()的源码如下：
private void signalNotEmpty() { final ReentrantLock takeLock = this.takeLock; takeLock.lock(); try { notEmpty.signal(); } finally { takeLock.unlock(); } }
signalNotEmpty()的作用是唤醒notEmpty上的等待线程。
3. 取出
下面以take()为例，对LinkedBlockingQueue的取出方法进行说明。
说明：take()的作用是取出并返回队列的头。若队列为空，则一直等待。 dequeue()的源码如下：
private E dequeue() { // assert takeLock.isHeldByCurrentThread(); // assert head.item == null; Node<E> h = head; Node<E> first = h.next; h.next = h; // help GC head = first; E x = first.item; first.item = null; return x; }
dequeue()的作用就是删除队列的头节点，并将表头指向“原头节点的下一个节点”。 signalNotFull()的源码如下：
private void signalNotFull() { final ReentrantLock putLock = this.putLock; putLock.lock(); try { notFull.signal(); } finally { putLock.unlock(); } }
signalNotFull()的作用就是唤醒notFull上的等待线程。
4. 遍历
下面对LinkedBlockingQueue的遍历方法进行说明。
public Iterator<E> iterator() { return new Itr(); }
iterator()实际上是返回一个Iter对象。 Itr类的定义如下：
private class Itr implements Iterator<E> { // 当前节点 private Node<E> current; // 上一次返回的节点 private Node<E> lastRet; // 当前节点对应的值 private E currentElement; Itr() { // 同时获取“插入锁putLock” 和 “取出锁takeLock” fullyLock(); try { // 设置“当前元素”为“队列表头的下一节点”，即为队列的第一个有效节点 current = head.next; if (current != null) currentElement = current.item; } finally { // 释放“插入锁putLock” 和 “取出锁takeLock” fullyUnlock(); } } // 返回“下一个节点是否为null” public boolean hasNext() { return current != null; } private Node<E> nextNode(Node<E> p) { for (;;) { Node<E> s = p.next; if (s == p) return head.next; if (s == null || s.item != null) return s; p = s; } } // 返回下一个节点 public E next() { fullyLock(); try { if (current == null) throw new NoSuchElementException(); E x = currentElement; lastRet = current; current = nextNode(current); currentElement = (current == null) ? null : current.item; return x; } finally { fullyUnlock(); } } // 删除下一个节点 public void remove() { if (lastRet == null) throw new IllegalStateException(); fullyLock(); try { Node<E> node = lastRet; lastRet = null; for (Node<E> trail = head, p = trail.next; p != null; trail = p, p = p.next) { if (p == node) { unlink(p, trail); break; } } } finally { fullyUnlock(); } } }
LinkedBlockingQueue示例
import java.util.*; import java.util.concurrent.*; /* * LinkedBlockingQueue是“线程安全”的队列，而LinkedList是非线程安全的。 * * 下面是“多个线程同时操作并且遍历queue”的示例 * (01) 当queue是LinkedBlockingQueue对象时，程序能正常运行。 * (02) 当queue是LinkedList对象时，程序会产生ConcurrentModificationException异常。 * */ public class LinkedBlockingQueueDemo1 { // TODO: queue是LinkedList对象时，程序会出错。 //private static Queue<String> queue = new LinkedList<>(); private static Queue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>(); public static void main(String[] args) { // 同时启动两个线程对queue进行操作！ new MyThread("ta").start(); new MyThread("tb").start(); } private static void printAll() { String value; Iterator iter = queue.iterator(); while(iter.hasNext()) { value = (String)iter.next(); System.out.print(value+", "); } System.out.println(); } private static class MyThread extends Thread { MyThread(String name) { super(name); } @Override public void run() { int i = 0; while (i++ < 6) { // “线程名” + "-" + "序号" String val = Thread.currentThread().getName()+i; queue.add(val); // 通过“Iterator”遍历queue。 printAll(); } } } }
其中一次运行结果：
tb1, ta1,
tb1, ta1, ta2,
tb1, ta1, ta2, ta3,
tb1, ta1, ta2, ta3, ta4,
tb1, ta1, tb1, ta2, ta1, ta3, ta2, ta4, ta3, ta5,
ta4, tb1, ta5, ta1, ta6,
ta2, tb1, ta3, ta1, ta4, ta2, ta5, ta3, ta6, ta4, tb2,
ta5, ta6, tb2,
tb1, ta1, ta2, ta3, ta4, ta5, ta6, tb2, tb3,
tb1, ta1, ta2, ta3, ta4, ta5, ta6, tb2, tb3, tb4,
tb1, ta1, ta2, ta3, ta4, ta5, ta6, tb2, tb3, tb4, tb5,
tb1, ta1, ta2, ta3, ta4, ta5, ta6, tb2, tb3, tb4, tb5, tb6,结果说明： 示例程序中，启动两个线程(线程ta和线程tb)分别对LinkedBlockingQueue进行操作。以线程ta而言，它会先获取“线程名”+“序号”，然后将该字符串添加到LinkedBlockingQueue中；接着，遍历并输出LinkedBlockingQueue中的全部元素。 线程tb的操作和线程ta一样，只不过线程tb的名字和线程ta的名字不同。 当queue是LinkedBlockingQueue对象时，程序能正常运行。如果将queue改为LinkedList时，程序会产生ConcurrentModificationException异常。