BlockingQueue的双锁源码解析

标签：怎么   必须   err   源码   实现   构造方法   合法性   设置   off   

public LinkedBlockingQueue(int capacity) {
        if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
        this.capacity = capacity;
        last = head = new Node<E>(null);
    }

其中capacity是队列的长度，构造方法很简单，初始化node，并设置队列的最大容量capacity。
2.核心属性

/** The capacity bound, or Integer.MAX_VALUE if none */
//队列长度，不指定默认是Integer.MAX_VALUE
private final int capacity;
/** Current number of elements */
//当前队列的元素个数，用AtomicInteger 保证同步
private final AtomicInteger count = new AtomicInteger();
/** Lock held by take, poll, etc */
//take锁，类型为ReentrantLock
private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();
/** Wait queue for waiting takes */
//take的条件
private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();
/** Lock held by put, offer, etc */
//put锁，类型为ReentrantLock
private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();
/** Wait queue for waiting puts */
//put的条件
private final Condition notFull = putLock.newCondition();

3.入队put

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 {
            while (count.get() == capacity) {
                notFull.await();
            }
            enqueue(node);
            c = count.getAndIncrement();
            if (c + 1 < capacity)
                notFull.signal();
        } finally {
            putLock.unlock();
        }
        if (c == 0)
            signalNotEmpty();
    }

第一步判断入队元素的合法性，第二步新建一个元素Node,然后请求锁并拿到当前队列的元素总数count，这些都比较容易理解，我们重点关注下try里的逻辑

1.先判断count等于队列最大长度capacity，此时用notFull阻塞等待，为什么这里不用if判断而是while呢？因为当阻塞被唤醒后，if会直接执行enqueue(node);操作，而在执行增加操作前可能又被其它线程拿到锁添加满了，所以必须再次判断才可以保证正确性。
2.完成入队后，判断c + 1 < capacity,然后随机唤醒一个notFull，这里为什么是唤醒一个消费者线程而不是唤醒全部呢？原因是有可能在队列满的时候假如共有5个生产线程，那么5个都会阻塞，这时消费者同时消费了多个元素，但是可能只发出了1个唤醒生产者的信号，这时候醒着的put线程就会通过这种方式来唤醒其它的4个put线程，以弥补take线程的信号不足。相比于signalAll()唤醒所有生产者，这种解决方案使得同一时间最多只有一个生产者在清醒的竞争锁，性能提升非常明显。
这里入队逻辑基本完成，出队逻辑是和入队对应的。

4.特殊情况
我们知道LinkedBlockingQueue是通过两把锁一把是put锁，一把是take锁，但是这样有一个特殊情况当队列长度为1时，到底入队和出队之间会存在锁竞争吗？
我们来看它是怎么做的

//初始化
public LinkedBlockingQueue(int capacity) {
    if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
    this.capacity = capacity;
    last = head = new Node<E>(null);
}
//入队操作
private void enqueue(Node<E> node) {
    // assert putLock.isHeldByCurrentThread();
    // assert last.next == null;
    last = last.next = node;
}
//出队操作
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;
}

1.初始化时，定义了一个dummy节点，这个和lock、countdownlatch实现一样，都有一个哨兵节点，head和tail都指向这个哨兵。
2.在队尾入队时，tail节点后移，并指向这个第一个入队的元素，此时head还是指向dummy。
3.出队时，创建一个Node h指向head也就是dummy，然后first指向head的next节点，然后把first的值赋值x，消除first,返回x。

总的来说就是互换head和head.next的值，最终把x返回.

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