LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue 是 Java 并发包中基于链表实现的线程安全阻塞队列，适用于生产者-消费者模式中的任务队列实现。

一、核心特性

数据结构

• 基于单向链表的 FIFO 队列实现，内部通过 head 和 last 节点维护队列结构；
• 默认容量为 Integer.MAX_VALUE（理论无界），但可手动指定固定容量实现有界队列。
• 内部使用单向链表来存储元素，这使得它在内存使用上相对灵活，因为它的容量可以是有限的也可以是无限的。

并发控制

• 使用分离锁机制：putLock 控制入队操作，takeLock 控制出队操作，提升并发吞吐量；
• 默认采用非公平锁策略，初始化时可指定公平锁（但可能降低性能）。

阻塞策略

• 队列满时，入队操作阻塞（put() 方法）或超时返回（offer(e, timeout, unit)）；
• 队列空时，出队操作阻塞（take() 方法）或超时返回（poll(timeout, unit)）。
• 当尝试从空队列中获取元素时，获取操作会被阻塞直到队列变得非空；同样地，如果试图将元素放入已满的有界队列中，放入操作也会被阻塞直到空间可用。

二、常用方法对比

• 队列满时：add() 抛 IllegalStateException，offer() 返回 false，put() 无限阻塞；
• 队列空时：remove() 抛 NoSuchElementException，poll() 返回 null，take() 无限阻塞。

三、源码实现要点

入队逻辑

• 通过 enqueue(node) 方法将新节点链接至链表尾部，更新 last 指针，并通过 count.getAndIncrement() 原子更新队列长度；
• 若插入后队列未满，通过 signalNotEmpty() 唤醒可能阻塞的消费者线程。

出队逻辑

• 通过 dequeue() 方法移除链表头节点，更新 head 指针，并通过 count.getAndDecrement() 原子减少队列长度；
• 若移除后队列非空，通过 signalNotFull() 唤醒可能阻塞的生产者线程。

四、适用场景

高并发生产者-消费者模型

• 分离锁设计减少锁竞争，适合生产消费速率差异大的场景；
• 默认无界队列适用于任务量不可预知但需快速响应的场景，但需警惕内存溢出风险。
• LinkedBlockingQueue 经常被用作工作队列，在执行器框架（如 ThreadPoolExecutor）中作为任务提交和执行之间的桥梁。

性能对比

• 相比 ArrayBlockingQueue，链表结构更灵活，但连续内存访问效率稍低；
• 相比 PriorityBlockingQueue，严格保证 FIFO 顺序，不支持优先级排序。

五、典型示例

BlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(100); // 有界队列，容量100
// 生产者线程
new Thread(() -> {
    try {
        queue.put(1); // 阻塞插入
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
}
}).start();
// 消费者线程
new Thread(() -> {
    try {
        Integer value = queue.take(); // 阻塞获取
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
}).start();