摘要：在章節(jié)中，我們說過，維護(hù)了一把全局鎖，無論是出隊還是入隊，都共用這把鎖，這就導(dǎo)致任一時間點只有一個線程能夠執(zhí)行。入隊鎖對應(yīng)的是條件隊列，出隊鎖對應(yīng)的是條件隊列，所以每入隊一個元素，應(yīng)當(dāng)立即去喚醒可能阻塞的其它入隊線程。

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LinkedBlockingQueue是在JDK1.5時，隨著J.U.C包引入的一種阻塞隊列，它實現(xiàn)了BlockingQueue接口，底層基于單鏈表實現(xiàn)：

LinkedBlockingQueue是一種近似有界阻塞隊列，為什么說近似？因為LinkedBlockingQueue既可以在初始構(gòu)造時就指定隊列的容量，也可以不指定，如果不指定，那么它的容量大小默認(rèn)為Integer.MAX_VALUE。

LinkedBlockingQueue除了底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（單鏈表）與ArrayBlockingQueue不同外，另外一個特點就是：
它維護(hù)了兩把鎖——takeLock和putLock。
takeLock用于控制出隊的并發(fā)，putLock用于入隊的并發(fā)。這也就意味著，同一時刻，只能只有一個線程能執(zhí)行入隊/出隊操作，其余入隊/出隊線程會被阻塞；但是，入隊和出隊之間可以并發(fā)執(zhí)行，即同一時刻，可以同時有一個線程進(jìn)行入隊，另一個線程進(jìn)行出隊，這樣就可以提升吞吐量。

在ArrayBlockingQueue章節(jié)中，我們說過，ArrayBlockingQueue維護(hù)了一把全局鎖，無論是出隊還是入隊，都共用這把鎖，這就導(dǎo)致任一時間點只有一個線程能夠執(zhí)行。那么對于“生產(chǎn)者-消費者”模式來說，意味著生產(chǎn)者和消費者不能并發(fā)執(zhí)行。

LinkedBlockingQueue提供了三種構(gòu)造器：

/**
 * 默認(rèn)構(gòu)造器.
 * 隊列容量為Integer.MAX_VALUE.
 */
public LinkedBlockingQueue() {
    this(Integer.MAX_VALUE);
}

/**
 * 顯示指定隊列容量的構(gòu)造器
 */
public LinkedBlockingQueue(int capacity) {
    if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
    this.capacity = capacity;
    last = head = new Node(null);
}

/**
 * 從已有集合構(gòu)造隊列.
 * 隊列容量為Integer.MAX_VALUE
 */
public LinkedBlockingQueue(Collection c) {
    this(Integer.MAX_VALUE);
    final ReentrantLock putLock = this.putLock;
    putLock.lock();                     // 這里加鎖僅僅是為了保證可見性
    try {
        int n = 0;
        for (E e : c) {
            if (e == null)              // 隊列不能包含null元素
                throw new NullPointerException();
            if (n == capacity)          // 隊列已滿
                throw new IllegalStateException("Queue full");
            enqueue(new Node(e));    // 隊尾插入元素
            ++n;
        }
        count.set(n);                   // 設(shè)置元素個數(shù)
    } finally {
        putLock.unlock();
    }
}

可以看到，如果不指定容量，那么它的容量大小默認(rèn)為Integer.MAX_VALUE。另外，LinkedBlockingQueue使用了一個原子變量AtomicInteger記錄隊列中元素的個數(shù)，以保證入隊/出隊并發(fā)修改元素時的數(shù)據(jù)一致性。

public class LinkedBlockingQueue extends AbstractQueue
    implements BlockingQueue, java.io.Serializable {

    /**
     * 隊列容量.
     * 如果不指定, 則為Integer.MAX_VALUE
     */
    private final int capacity;

    /**
     * 隊列中的元素個數(shù)
     */
    private final AtomicInteger count = new AtomicInteger();

    /**
     * 隊首指針.
     * head.item == null
     */
    transient Node head;

    /**
     * 隊尾指針.
     * last.next == null
     */
    private transient Node last;

    /**
     * 出隊鎖
     */
    private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();

    /**
     * 隊列空時，出隊線程在該條件隊列等待
     */
    private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();

    /**
     * 入隊鎖
     */
    private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();

    /**
     * 隊列滿時，入隊線程在該條件隊列等待
     */
    private final Condition notFull = putLock.newCondition();

    /**
     * 鏈表結(jié)點定義
     */
    static class Node {
        E item;

        Node next;   // 后驅(qū)指針

        Node(E x) {
            item = x;
        }
    }

    //...
}

構(gòu)造完成后，LinkedBlockingQueue的初始結(jié)構(gòu)如下：

插入部分元素后的LinkedBlockingQueue結(jié)構(gòu)：

由于接口和ArrayBlockingQueue完全一樣，所以LinkedBlockingQueue會阻塞線程的方法也一共有4個：put(E e)、offer(e, time, unit)和take()、poll(time, unit)，我們先來看插入元素的方法。

插入元素——put(E e)

/**
 * 在隊尾插入指定的元素.
 * 如果隊列已滿，則阻塞線程.
 */
public void put(E e) throws InterruptedException {
    if (e == null) throw new NullPointerException();
    int c = -1;
    Node node = new Node(e);
    final ReentrantLock putLock = this.putLock;
    final AtomicInteger count = this.count;
    putLock.lockInterruptibly();            // 獲取“入隊鎖”
    try {
        while (count.get() == capacity) {   // 隊列已滿, 則線程在notFull上等待
            notFull.await();
        }
        enqueue(node);                      // 將新結(jié)點鏈接到“隊尾”

        /**
         * c+1 表示的元素個數(shù).
         * 如果，則喚醒一個“入隊線程”
         */
        c = count.getAndIncrement();        // c表示入隊前的隊列元素個數(shù)
        if (c + 1 < capacity)               // 入隊后隊列未滿, 則喚醒一個“入隊線程”
            notFull.signal();
    } finally {
        putLock.unlock();
    }

    if (c == 0)                             // 隊列初始為空, 則喚醒一個“出隊線程”
        signalNotEmpty();
}

插入元素時，首先需要獲得“入隊鎖”，如果隊列滿了，則當(dāng)前線程需要在notFull條件隊列等待；否則，將新元素鏈接到隊列尾部。

這里需要注意的是兩個地方：

①每入隊一個元素后，如果隊列還沒滿，則需要喚醒其它可能正在等待的“入隊線程”：

/**
 * c+1 表示的元素個數(shù).
 * 如果，則喚醒一個“入隊線程”
 */
c = count.getAndIncrement();        // c表示入隊前的隊列元素個數(shù)
if (c + 1 < capacity)               // 入隊后隊列未滿, 則喚醒一個“入隊線程”
    notFull.signal();

② 每入隊一個元素，都要判斷下隊列是否空了，如果空了，說明可能存在正在等待的“出隊線程”，需要喚醒它：

if (c == 0)                             // 隊列為空, 則喚醒一個“出隊線程”
    signalNotEmpty();

這里為什么不像ArrayBlockingQueue那樣，入隊完成后，直接喚醒一個在notEmpty上等待的出隊線程？

因為ArrayBlockingQueue中，入隊/出隊用的是同一把鎖，兩者不會并發(fā)執(zhí)行，所以每入隊一個元素（拿到鎖），就可以通知可能正在等待的“出隊線程”。（同一個鎖的兩個條件隊列：notEmpty、notFull）

ArrayBlockingQueue中的enqueue方法：

private void enqueue(E x) {
    final Object[] items = this.items;
    items[putIndex] = x;
    if (++putIndex == items.length)     // 隊列已滿,則重置索引為0
        putIndex = 0;
    count++;                            // 元素個數(shù)+1
    notEmpty.signal();                  // 喚醒一個notEmpty上的等待線程(可以來隊列取元素了)
}

而LinkedBlockingQueue中，入隊/出隊用的是兩把鎖，入隊/出隊是會并發(fā)執(zhí)行的。入隊鎖對應(yīng)的是notFull條件隊列，出隊鎖對應(yīng)的是notEmpty條件隊列，所以每入隊一個元素，應(yīng)當(dāng)立即去喚醒可能阻塞的其它入隊線程。當(dāng)隊列為空時，說明后面再來“出隊線程”，一定都會阻塞，所以此時可以去喚醒一個出隊線程，以提升性能。

試想以下，如果去掉上面的①和②，當(dāng)入隊線程拿到“入隊鎖”，入隊元素后，直接嘗試喚醒出隊線程，會要求去拿出隊鎖，這樣持有鎖A的同時，再去嘗試獲取鎖B，很可能引起死鎖，就算通過打破死鎖的條件避免死鎖，每次操作同時獲取兩把鎖也會降低性能。

刪除元素——table()

刪除元素的邏輯和插入元素類似。刪除元素時，首先需要獲得“出隊鎖”，如果隊列為空，則當(dāng)前線程需要在notEmpty條件隊列等待；否則，從隊首出隊一個元素：

/**
 * 從隊首出隊一個元素
 */
public E take() throws InterruptedException {
    E x;
    int c = -1;
    final AtomicInteger count = this.count;
    final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;   // 獲取“出隊鎖”
    takeLock.lockInterruptibly();
    try {
        while (count.get() == 0) {                  // 隊列為空, 則阻塞線程
            notEmpty.await();
        }
        x = dequeue();
        c = count.getAndDecrement();                // c表示出隊前的元素個數(shù)
        if (c > 1)                                  // 出隊前隊列非空, 則喚醒一個出隊線程
            notEmpty.signal();
    } finally {
        takeLock.unlock();
    }
    if (c == capacity)                              // 隊列初始為滿，則喚醒一個入隊線程
        signalNotFull();
    return x;
}

/**
 * 隊首出隊一個元素.
 */
private E dequeue() {
    Node h = head;
    Node first = h.next;
    h.next = h;         // help GC
    head = first;
    E x = first.item;
    first.item = null;
    return x;
}

上面需要的注意點和插入元素一樣：
①每出隊一個元素前，如果隊列非空，則需要喚醒其它可能正在等待的“出隊線程”：

c = count.getAndDecrement();                // c表示出隊前的元素個數(shù)
if (c > 1)                                  // 出隊前隊列非空, 則喚醒一個出隊線程
    notEmpty.signal();

② 每入隊一個元素，都要判斷下隊列是否滿，如果是滿的，說明可能存在正在等待的“入隊線程”，需要喚醒它：

if (c == capacity)                              // 隊列初始為滿，則喚醒一個入隊線程
    signalNotFull();

歸納一下，LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue比較主要有以下區(qū)別：

隊列大小不同。ArrayBlockingQueue初始構(gòu)造時必須指定大小，而LinkedBlockingQueue構(gòu)造時既可以指定大小，也可以不指定（默認(rèn)為Integer.MAX_VALUE，近似于無界）；

底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同。ArrayBlockingQueue底層采用數(shù)組作為數(shù)據(jù)存儲容器，而LinkedBlockingQueue底層采用單鏈表作為數(shù)據(jù)存儲容器；

兩者的加鎖機制不同。ArrayBlockingQueue使用一把全局鎖，即入隊和出隊使用同一個ReentrantLock鎖；而LinkedBlockingQueue進(jìn)行了鎖分離，入隊使用一個ReentrantLock鎖（putLock），出隊使用另一個ReentrantLock鎖（takeLock）；

LinkedBlockingQueue不能指定公平/非公平策略（默認(rèn)都是非公平），而ArrayBlockingQueue可以指定策略。