一句话说透Java里面的LinkedBlockingQueue

双鱼大猫
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LinkedBlockingQueue 就像一条  “允许双端同时操作的传送带” ，生产者在一端放东西，消费者在另一端取东西，两边可以同时工作互不干扰。它是 Java 中线程安全的高性能阻塞队列，专为高并发场景设计。

一、核心特点

  1. 基于链表实现

    • 元素存储在链表的节点中，可以动态扩展（默认无界，但建议设置容量避免内存耗尽）。
    • 示例：new LinkedBlockingQueue<>(100); 表示最多容纳100个元素。

  2. 双锁机制

    • 生产者锁（putLock）：控制入队操作。
    • 消费者锁（takeLock）：控制出队操作。
    • 优势：生产者和消费者可以同时操作，互不阻塞，提高并发性能。

  3. 阻塞行为

    • 队列满时：生产者调用 put() 会被阻塞，直到有空位。
    • 队列空时：消费者调用 take() 会被阻塞，直到有新元素。
    • 非阻塞方法：offer() 和 poll() 直接返回成功与否，不等待。

二、与 ArrayBlockingQueue 对比

对比项LinkedBlockingQueueArrayBlockingQueue
底层结构链表（动态扩展）数组（固定容量）
锁机制双锁（生产消费并行）单锁（生产消费互斥）
默认容量无界（Integer.MAX_VALUE）必须指定容量
内存占用更高（每个元素多两个指针）更低（连续内存，无指针开销）
吞吐量更高（适合高并发）较低（单锁竞争）

三、适用场景

  1. 高并发生产者-消费者

    • 比如电商秒杀活动，大量用户同时下单（生产者）和系统处理订单（消费者）。
    BlockingQueue<Order> orderQueue = new LinkedBlockingQueue<>(1000);

  2. 任务调度池

    • 线程池（如 Executors.newFixedThreadPool）默认使用无界 LinkedBlockingQueue。

    ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);  
// 内部任务队列：new LinkedBlockingQueue<>()

  3. 流式数据处理

    • 数据流水线处理，如日志收集后批量写入数据库。

四、工作原理

  1. 入队（生产者）

    • 获取 putLock，检查队列是否已满：

      • 如果未满 → 插入新节点到链表尾部。
      • 如果已满 → 阻塞等待，直到消费者取走元素唤醒。

    • 释放 putLock，并通知消费者队列非空。

  2. 出队（消费者）

    • 获取 takeLock，检查队列是否为空：

      • 如果不空 → 移除链表头部节点并返回。
      • 如果空 → 阻塞等待，直到生产者放入元素唤醒。

    • 释放 takeLock，并通知生产者队列有空位。

五、代码示例

public class ProducerConsumerExample {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>(5);

        // 生产者
        new Thread(() -> {
            try {
                queue.put("任务1");
                queue.put("任务2");
                queue.put("任务3"); // 队列满时阻塞
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }).start();

        // 消费者
        new Thread(() -> {
            try {
                String task = queue.take(); // 队列空时阻塞
                System.out.println("处理任务：" + task);
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }).start();
    }
}

六、注意事项

  1. 避免无界队列：

    • 默认无界队列可能导致内存溢出（OOM），务必设置合理容量。

  2. 平衡生产消费速度：

    • 如果生产者远快于消费者，即使队列有界也可能积压，需监控队列大小。

  3. 优先用 offer() 和 poll() ：

    • 非阻塞方法更安全，避免线程长时间阻塞。

七、总结

LinkedBlockingQueue 是高并发场景的利器：

  • 优势：双锁机制提升吞吐量，动态扩展更灵活。
  • 注意：内存开销略大，需合理设置容量。

适用场景：

  • 高并发且生产消费操作频繁。
  • 需要灵活扩展队列容量（但需谨慎无界风险）。

口诀：
「链表队列双锁强，生产消费两不忙
高并发下吞吐高，内存稍大也无妨
默认无界有隐患，设置容量保平安！」

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