2021-05-09 15:44  阅读(14734)
文章分类:死磕 Java 并发 文章标签:死磕 Java死磕 Java 并发Java 并发源码
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前面的BlockingQueue都是单向的FIFO队列,而LinkedBlockingDeque则是一个由链表组成的双向阻塞队列,双向队列就意味着可以从对头、对尾两端插入和移除元素,同样意味着LinkedBlockingDeque支持FIFO、FILO两种操作方式。 LinkedBlockingDeque是可选容量的,在初始化时可以设置容量防止其过度膨胀,如果不设置,默认容量大小为Integer.MAX_VALUE。

LinkedBlockingDeque

LinkedBlockingDeque 继承AbstractQueue,实现接口BlockingDeque,而BlockingDeque又继承接口BlockingQueue,BlockingDeque是支持两个附加操作的 Queue,这两个操作是:获取元素时等待双端队列变为非空;存储元素时等待双端队列中的空间变得可用。这两类操作就为LinkedBlockingDeque 的双向操作Queue提供了可能。BlockingDeque接口提供了一系列的以First和Last结尾的方法,如addFirst、addLast、peekFirst、peekLast。

    public class LinkedBlockingDeque<E>
        extends AbstractQueue<E>
        implements BlockingDeque<E>, java.io.Serializable {
    
        // 双向链表的表头
        transient Node<E> first;
    
        // 双向链表的表尾
        transient Node<E> last;
    
        // 大小,双向链表中当前节点个数
        private transient int count;
    
        // 容量,在创建LinkedBlockingDeque时指定的
        private final int capacity;
    
        final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    
        private final Condition notEmpty = lock.newCondition();
    
        private final Condition notFull = lock.newCondition();
    
    }
    

通过上面的Lock可以看出,LinkedBlockingDeque底层实现机制与LinkedBlockingQueue一样,依然是通过互斥锁ReentrantLock 来实现,notEmpty 、notFull 两个Condition做协调生产者、消费者问题。 与其他BlockingQueue一样,节点还是使用内部类Node:

        static final class Node<E> {
            E item;
    
            Node<E> prev;
    
            Node<E> next;
    
            Node(E x) {
                item = x;
            }
        }
    

双向嘛,节点肯定得要有前驱prev、后继next咯。

基础方法

LinkedBlockingDeque 的add、put、offer、take、peek、poll系列方法都是通过调用XXXFirst,XXXLast方法。所以这里就仅以putFirst、putLast、pollFirst、pollLast分析下。 putFirst putFirst(E e) :将指定的元素插入此双端队列的开头,必要时将一直等待可用空间。

        public void putFirst(E e) throws InterruptedException {
            // check null
            if (e == null) throw new NullPointerException();
            Node<E> node = new Node<E>(e);
            // 获取锁
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                while (!linkFirst(node))
                    // 在notFull条件上等待,直到被唤醒或中断
                    notFull.await();
            } finally {
                // 释放锁
                lock.unlock();
            }
        }
    

先获取锁,然后调用linkFirst方法入列,最后释放锁。如果队列是满的则在notFull上面等待。linkFirst设置Node为对头:

        private boolean linkFirst(Node<E> node) {
            // 超出容量
            if (count >= capacity)
                return false;
    
            // 首节点
            Node<E> f = first;
            // 新节点的next指向原first
            node.next = f;
            // 设置node为新的first
            first = node;
    
            // 没有尾节点,设置node为尾节点
            if (last == null)
                last = node;
            // 有尾节点,那就将之前first的pre指向新增node
            else
                f.prev = node;
            ++count;
            // 唤醒notEmpty
            notEmpty.signal();
            return true;
        }
    

linkFirst主要是设置node节点队列的列头节点,成功返回true,如果队列满了返回false。整个过程还是比较简单的。 putLast putLast(E e) :将指定的元素插入此双端队列的末尾,必要时将一直等待可用空间。

        public void putLast(E e) throws InterruptedException {
            if (e == null) throw new NullPointerException();
            Node<E> node = new Node<E>(e);
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                while (!linkLast(node))
                    notFull.await();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    

调用linkLast将节点Node链接到队列尾部:

        private boolean linkLast(Node<E> node) {
            if (count >= capacity)
                return false;
            // 尾节点
            Node<E> l = last;
    
            // 将Node的前驱指向原本的last
            node.prev = l;
    
            // 将node设置为last
            last = node;
            // 首节点为null,则设置node为first
            if (first == null)
                first = node;
            else
            //非null,说明之前的last有值,就将之前的last的next指向node
                l.next = node;
            ++count;
            notEmpty.signal();
            return true;
        }
    

pollFirst pollFirst():获取并移除此双端队列的第一个元素;如果此双端队列为空,则返回 null。

        public E pollFirst() {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                return unlinkFirst();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    

调用unlinkFirst移除队列首元素:

        private E unlinkFirst() {
            // 首节点
            Node<E> f = first;
    
            // 空队列,直接返回null
            if (f == null)
                return null;
    
            // first.next
            Node<E> n = f.next;
    
            // 节点item
            E item = f.item;
    
            // 移除掉first ==> first = first.next
            f.item = null;
            f.next = f; // help GC
            first = n;
    
            // 移除后为空队列,仅有一个节点
            if (n == null)
                last = null;
            else
            // n的pre原来指向之前的first,现在n变为first了,pre指向null
                n.prev = null;
            --count;
            notFull.signal();
            return item;
        }
    

pollLast pollLast():获取并移除此双端队列的最后一个元素;如果此双端队列为空,则返回 null。

        public E pollLast() {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                return unlinkLast();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    

调用unlinkLast移除尾结点,链表空返回null :

        private E unlinkLast() {
            // assert lock.isHeldByCurrentThread();
            Node<E> l = last;
            if (l == null)
                return null;
            Node<E> p = l.prev;
            E item = l.item;
            l.item = null;
            l.prev = l; // help GC
            last = p;
            if (p == null)
                first = null;
            else
                p.next = null;
            --count;
            notFull.signal();
            return item;
        }
    

LinkedBlockingDeque大部分方法都是通过linkFirst、linkLast、unlinkFirst、unlinkLast这四个方法来实现的,因为是双向队列,所以他们都是针对first、last的操作,看懂这个整个LinkedBlockingDeque就不难了。 掌握了双向队列的插入、删除操作,LinkedBlockingDeque就没有任何难度可言了,数据结构的重要性啊!!!!

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