三.多线程JUC篇-3.27 LinkedBlockingQueue与ConcurrentLinkedQueue的区别

缺乏、安全感 2023-01-02 15:27 39阅读 0赞

# 1.阻塞队列与非阻塞队列 #

队列是一种常见的数据结构，先进先出，在日常工作中有着高频率的使用。在 Java 中应用也更为广泛，是生产消费模型首选的数据结构，简化了开发，解耦生产与消费的关系。Java中 Queue 可以分为阻塞队列和非阻塞队列。

# 1.1 非阻塞队列 #

非阻塞队列也就是一般的队列，没有阻塞队列的两个阻塞功能。其主要方法如下：

*  boolean add(E e)：将元素e插入到队列末尾，插入成功，返回true；插入失败（即队列已满），抛出异常；
 *  boolean offer(E e)：将元素e插入到队列末尾，插入成功，则返回true；插入失败（即队列已满），返回false；
 *  E remove()：移除队首元素，若移除成功，则返回true；移除失败（队列为空），则会抛出异常；
 *  E poll()：获取队首元素并移除，若队列不为空，则返回队首元素；否则返回null；
 *  E element()：获取队首元素并不移除元素，若队列不为空，则返回队首元素；否则抛出异常;
 *  E peek()：获取队首元素并不移除元素，若队列不为空，则返回队首元素；否则返回null;

# 1.2 阻塞队列 #

队列一般都有着两个阻塞操作，即插入与取出。

*  当队列满时，会阻塞元素的插入，直到队列有空闲时停止阻塞，新元素才可以继续插入。
 *  当队列为空时，移除元素的线程会一直被阻塞等待，直到队列中有元素时才可以继续取出。

除拥有普通队列的方法之外，阻塞队列提供了另外4个常用的方法：

*  put(E e)：向队尾插入元素，若队列已满，则被阻塞等待，直到有空闲才继续插入。
 *  take()：从队首取出元素，若队列为空，则被阻塞等待，直到有元素才继续取出。
 *  offer(E e,long timeout, TimeUnit unit)：向队尾插入元素，若队列已满，则计时等待，当时间期限达到时，若队列还是满的，则返回false；若等待在期限内，队列空闲，则插入成功，返回true；
 *  poll(long timeout, TimeUnit unit)：从队首取出元素，如果队列空，则计时等待，当时间期限达到时，若队列还是空的，则返回null；若等待在期限内，队列中有元素，否则返回取得的元素；

# 2.LinkedBlockingQueue #

由于 LinkedBlockingQueue通过ReentrantLock实现是线程安全的，实现了先进先出等特性，是作为生产者消费者的首选，LinkedBlockingQueue 可以指定容量，也可以不指定，不指定长度的话，默认是 Integer.MAX\_VALUE，即无界队列。LinkedBlockingQueue比普通队列多出的方法参见上边阻塞队列方法。

# 3.ConcurrentLinkedQueue #

ConcurrentLinkedQueue 也是 Queue 的一个安全实现，是非阻塞队列，其方法参见上边非阻塞队列。队列中元素按 FIFO 原则进行排序。采用 CAS操作，来保证元素的一致性。

# 4.二者区别 #

*  首先二者都是线程安全的得队列，都可以用于生产与消费模型的场景。
 *  LinkedBlockingQueue是阻塞队列，其好处是：多线程操作共同的队列时不需要额外的同步，由于具有插入与移除的双重阻塞功能，对插入与移除进行阻塞，队列会自动平衡负载，从而减少生产与消费的处理速度差距。
 *  由于LinkedBlockingQueue有阻塞功能，其阻塞是基于锁机制实现的，当有多个线程消费时候，队列为空时消费线程被阻塞，有元素时需要再唤醒消费线程，队列元素可能时有时无，导致用户态与内核态切换频繁，消耗系统资源。从此方面来讲，LinkedBlockingQueue更适用于多线程插入，单线程取出，即多个生产者与单个消费者。
 *  ConcurrentLinkedQueue非阻塞队列，采用 CAS+自旋操作，解决多线程之间的竞争，多写操作增加冲突几率，增加自选次数，并不适合多写入的场景。当许多线程共享访问一个公共集合时，ConcurrentLinkedQueue 是一个恰当的选择。从此方面来讲，ConcurrentLinkedQueue更适用于单线程插入，多线程取出，即单个生产者与多个消费者。
 *  总之，对于几个线程生产与几个线程消费，二者并没有严格的规定， 只有谁更适合
 *  从其它博客拿过来的  
    (1) 适用阻塞队列的好处：多线程操作共同的队列时不需要额外的同步，另外就是队列会自动平衡负载，即那边（生产与消费两边）处理快了就会被阻塞掉，从而减少两边的处理速度差距。  
    (2) 当许多线程共享访问一个公共 collection 时，ConcurrentLinkedQueue 是一个恰当的选择。  
    (3) LinkedBlockingQueue 多用于任务队列，ConcurrentLinkedQueue 多用于消息队列  
    (4) 多个生产者，对于LBQ性能还算可以接受；但是多个消费者就不行了mainLoop需要一个timeout的机制，否则空转，cpu会飙升的。LBQ正好提供了timeout的接口，更方便使用；如果CLQ，那么我需要收到处理sleep  
    (5) 单生产者，单消费者 用 LinkedBlockingqueue  
          多生产者，单消费者 用 LinkedBlockingqueue  
          单生产者 ，多消费者 用 ConcurrentLinkedQueue  
          多生产者 ，多消费者 用 ConcurrentLinkedQueue