009-多线程-JUC集合-Queue-LinkedBlockingDeque

一、概述

LinkedBlockingDeque是双向链表实现的双向并发阻塞队列。该阻塞队列同时支持FIFO和FILO两种操作方式，即可以从队列的头和尾同时操作(插入/删除)；并且，该阻塞队列是支持线程安全。

此外，LinkedBlockingDeque还是可选容量的(防止过度膨胀)，即可以指定队列的容量。如果不指定，默认容量大小等于Integer.MAX_VALUE。

1.1、原理和数据结构

　　

说明：
　　1. LinkedBlockingDeque继承于AbstractQueue，它本质上是一个支持FIFO和FILO的双向的队列。

　　2. LinkedBlockingDeque实现了BlockingDeque接口，它支持多线程并发。当多线程竞争同一个资源时，某线程获取到该资源之后，其它线程需要阻塞等待。

　　3. LinkedBlockingDeque是通过双向链表实现的

　　　　3.1 first是双向链表的表头。
　　　　3.2 last是双向链表的表尾。
　　　　3.3 count是LinkedBlockingDeque的实际大小，即双向链表中当前节点个数。
　　　　3.4 capacity是LinkedBlockingDeque的容量，它是在创建LinkedBlockingDeque时指定的。
　　　　3.5 lock是控制对LinkedBlockingDeque的互斥锁，当多个线程竞争同时访问LinkedBlockingDeque时，某线程获取到了互斥锁lock，其它线程则需要阻塞等待，直到该线程释放lock，其它线程才有机会获取lock从而获取cpu执行权。
　　　　3.6 notEmpty和notFull分别是“非空条件”和“未满条件”。通过它们能够更加细腻进行并发控制。

     -- 若某线程(线程A)要取出数据时，队列正好为空，则该线程会执行notEmpty.await()进行等待；当其它某个线程(线程B)向队列中插入了数据之后，会调用notEmpty.signal()唤醒“notEmpty上的等待线程”。
此时，线程A会被唤醒从而得以继续运行。 此外，线程A在执行取操作前，会获取takeLock，在取操作执行完毕再释放takeLock。
     -- 若某线程(线程H)要插入数据时，队列已满，则该线程会它执行notFull.await()进行等待；当其它某个线程(线程I)取出数据之后，会调用notFull.signal()唤醒“notFull上的等待线程”。
此时，线程H就会被唤醒从而得以继续运行。 此外，线程H在执行插入操作前，会获取putLock，在插入操作执行完毕才释放putLock。

1.2、示例

/*
 *   LinkedBlockingDeque是“线程安全”的队列，而LinkedList是非线程安全的。
 *
 *   下面是“多个线程同时操作并且遍历queue”的示例
 *   (01) 当queue是LinkedBlockingDeque对象时，程序能正常运行。
 *   (02) 当queue是LinkedList对象时，程序会产生ConcurrentModificationException异常。
 *
 */
public class LinkedBlockingDequeDemo1 {

    // TODO: queue是LinkedList对象时，程序会出错。
    //private static Queue<String> queue = new LinkedList<String>();
    private static Queue<String> queue = new LinkedBlockingDeque<String>();

    public static void main(String[] args) {

        // 同时启动两个线程对queue进行操作！
        new MyThread("ta").start();
        new MyThread("tb").start();
    }

    private static void printAll() {
        String value;
        Iterator iter = queue.iterator();
        while (iter.hasNext()) {
            value = (String) iter.next();
            System.out.print(value + ", ");
        }
        System.out.println();
    }

    private static class MyThread extends Thread {
        MyThread(String name) {
            super(name);
        }

        @Override
        public void run() {
            int i = 0;
            while (i++ < 6) {
                // “线程名” + "-" + "序号"
                String val = Thread.currentThread().getName() + i;
                queue.add(val);
                // 通过“Iterator”遍历queue。
                printAll();
            }
        }
    }
}

结果说明：示例程序中，启动两个线程(线程ta和线程tb)分别对LinkedBlockingDeque进行操作。以线程ta而言，它会先获取“线程名”+“序号”，然后将该字符串添加到LinkedBlockingDeque中；接着，遍历并输出LinkedBlockingDeque中的全部元素。 线程tb的操作和线程ta一样，只不过线程tb的名字和线程ta的名字不同。
当queue是LinkedBlockingDeque对象时，程序能正常运行。如果将queue改为LinkedList时，程序会产生ConcurrentModificationException异常。

1.3、使用场景

二、源码分析

方式