Java并发容器--ConcurrentLinkedQueue

概述

　　ConcurrentLinkedQueue是一种基于链表实现的无界非阻塞线程安全队列，遵循先入先出规则。

　　线程安全队列有两种实现方式：

　　　　阻塞方式：对入队和出队操作加锁。阻塞队列。

　　　　非阻塞方式：通过自旋CAS实现。例如：ConcurrentLinkedQueue

　　下面从源代码中分析ConcurrentLinkedQueue的实现方法。

类关系图

　　　　　　 Java并发容器--ConcurrentLinkedQueue

　　　　从类图可以看出，ConcurrentLinkedQueue有head和tail两个volatile域，节点是用静态内部类Node表示，每个Node含有元素item和指向下一个节点的指针next，都是volatile变量。

源码分析

　　Node源码

　　　　Node的item和next两个域都是volatile变量，保证可见性。casItem和casNext方法使用了UNSAFE提供的CAS方法保证操作的原子性。

 1         //Node代码中使用了UNSAFE提供的CAS方法保证操作的原子性，
 2         //UNSAFE.compareAndSwapObject(this, nextOffset, cmp, val); 
 3         //第一个参数表示要更新的对象，第二个参数nextOffset是Field的偏移量，第三个参数表示期望值，最后一个参数更新后的值。若next域的值等于cmp，则把next域更新为val并返回true；否则不更新并返回false。
 4         private static class Node<E> {
 5             volatile E item;    //Node值，volatile保证可见性
 6             volatile Node<E> next;    //Node的下一个元素，volatile保证可见性
 7 
 8             /**
 9              * Constructs a new node.  Uses relaxed write because item can
10              * only be seen after publication via casNext.
11              */
12             Node(E item) {
13                 UNSAFE.putObject(this, itemOffset, item);
14             }
15 
16             boolean casItem(E cmp, E val) {
17                 return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, itemOffset, cmp, val);
18             }
19 
20             void lazySetNext(Node<E> val) {
21                 UNSAFE.putOrderedObject(this, nextOffset, val);
22             }
23 
24             boolean casNext(Node<E> cmp, Node<E> val) {
25                 return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, nextOffset, cmp, val);
26             }
27 
28             // Unsafe mechanics
29 
30             private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
31             private static final long itemOffset;
32             private static final long nextOffset;
33 
34             static {
35                 //初始化UNSAFE和各个域在类中的偏移量
36                 try {
37                     UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();//初始化UNSAFE
38                     Class k = Node.class;
39                     //itemOffset是指类中item字段在Node类中的偏移量，先通过反射获取类的item域，然后通过UNSAFE获取item域在内存中相对于Node类首地址的偏移量。
40                     itemOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
41                         (k.getDeclaredField("item"));
42                     //nextOffset是指类中next字段在Node类中的偏移量
43                     nextOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
44                         (k.getDeclaredField("next"));
45                 } catch (Exception e) {
46                     throw new Error(e);
47                 }
48             }
49         }

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