Java-多线程并发之并发队列原理剖析

CAS实现非阻塞队列ConcurrentLinkedQueue：

维护一个无边界的单向链表。非阻塞的CAS，没有加锁而是多次循环去替代阻塞的消耗，会出现弱一致性的问题。

第一次执行Peek或first会把head指向队列真正的第一个元素。

节点head和tail是volatile的（可见性保证），只需要保证操作的原子性即可。

offer（在队尾添加元素）操作：在队尾通过CAS加元素，具体方法是寻找队尾的next。如果poll操作后可能会把head变为自引用，需要重新寻找head。

如果CAS不成功就循环，牺牲CPU资源换取阻塞带来的开销。

poll（在队列头部移除一个元素）：从队头开始迭代，将头节点的元素的item设置为null来移除，然后设置新的头节点。被移除的节点会被垃圾回收。如果在操作过程中头节点被修改，需要重新循环。

peek（获取队列头部元素）：和poll类似，只是没删除。第一次调用peek，会删除哨兵节点，并让队列的head节点指向队列里面第一个元素或者null.

size:统计队列元素个数。因为CAS没有加锁，所以一致性不好。

remove：如果队列存在元素则删除元素，存在多个删除第一个。

contains：也是会存在不一致的问题。

 

独占锁阻塞队列LinkedBlockingQueue：

基于链接，无界的FIFO阻塞队列。

 

 

头尾各维护一个条件变量，和AQS队列进行操作。

ArrayBlockingQueue：

 

 

 有界（初始化设定）FIFO阻塞队列。

多线程环境下不保证“公平”

队尾插入：

在队列满的时候

offer直接false不阻塞

put阻塞等待。响应中断

 

队头删除：

队头为空

poll返回null

take阻塞等待。响应中断

 

PriorityBlockingQueue：

基于平衡二叉树堆（最大堆最小堆）带优先级的无界阻塞队列。 可以自定义Comparators。默认用CompareTo

扩容：小于64每次+2    否则就右移一位。

二叉堆的实现：

通过记录来存在一个数组里

 

 记录父元素的位置parent和插入节点的位置k  插入的值key      e是父节点元素的值，进行比较。

这里只用了NotEmpty，因为是无界队列，永远都不会用到NotFull，put操作也永远不会处在await状态，所以不需要唤醒。

最大堆：父节点的键值总是大于或等于任何一个子节点的键值

最小堆：父节点的键值总是小于或等于任何一个子节点的键值
添加操作offer则是不断的上冒的过程         SiftUpComparable

删除操作poll作则是不断你的下掉的过程    SiftDownComparable

 

DelayQueue：

无界阻塞延迟队列。

ReentrantLock+Condition+根据Delay时间来排序的优先队列：PriorityQueue

队列的每个元素都有一个过期时间，当从队列获取元素，只有过期的元素才会出队列，队列的头元素是快要过期的元素。

应用:

1清理超时的缓存。

2任务超时处理