深入浅出 Java Concurrency (25): 并发容器 part 10 双向并发阻塞队列 BlockingDeque[转]

这个小节介绍Queue的最后一个工具，也是最强大的一个工具。从名称上就可以看到此工具的特点：双向并发阻塞队列。所谓双向是指可以从队列的头和尾同时操作，并发只是线程安全的实现，阻塞允许在入队出队不满足条件时挂起线程，这里说的队列是指支持FIFO/FILO实现的链表。

首先看下LinkedBlockingDeque的数据结构。通常情况下从数据结构上就能看出这种实现的优缺点，这样就知道如何更好的使用工具了。

从数据结构和功能需求上可以得到以下结论：

1. 要想支持阻塞功能，队列的容量一定是固定的，否则无法在入队的时候挂起线程。也就是capacity是final类型的。
2. 既然是双向链表，每一个结点就需要前后两个引用，这样才能将所有元素串联起来，支持双向遍历。也即需要prev/next两个引用。
3. 双向链表需要头尾同时操作，所以需要first/last两个节点，当然可以参考LinkedList那样采用一个节点的双向来完成，那样实现起来就稍微麻烦点。
4. 既然要支持阻塞功能，就需要锁和条件变量来挂起线程。这里使用一个锁两个条件变量来完成此功能。

有了上面的结论再来研究LinkedBlockingDeque的优缺点。

优点当然是功能足够强大，同时由于采用一个独占锁，因此实现起来也比较简单。所有对队列的操作都加锁就可以完成。同时独占锁也能够很好的支持双向阻塞的特性。

凡事有利必有弊。缺点就是由于独占锁，所以不能同时进行两个操作，这样性能上就大打折扣。从性能的角度讲LinkedBlockingDeque要比LinkedBlockingQueue要低很多，比CocurrentLinkedQueue就低更多了，这在高并发情况下就比较明显了。

前面分析足够多的Queue实现后，LinkedBlockingDeque的原理和实现就不值得一提了，无非是在独占锁下对一个链表的普通操作。

有趣的是此类支持序列化，但是Node并不支持序列化，因此fist/last就不能序列化，那么如何完成序列化/反序列化过程呢？

清单1 LinkedBlockingDeque的序列化、反序列化

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
    throws java.io.IOException {
    lock.lock();
    try {
        // Write out capacity and any hidden stuff
        s.defaultWriteObject();
        // Write out all elements in the proper order.
        for (Node<E> p = first; p != null; p = p.next)
            s.writeObject(p.item);
        // Use trailing null as sentinel
        s.writeObject(null);
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
    throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
    s.defaultReadObject();
    count = 0;
    first = null;
    last = null;
    // Read in all elements and place in queue
    for (;;) {
        E item = (E)s.readObject();
        if (item == null)
            break;
        add(item);
    }
}

清单1 描述的是LinkedBlockingDeque序列化/反序列化的过程。序列化时将真正的元素写入输出流，最后还写入了一个null。读取的时候将所有对象列表读出来，如果读取到一个null就表示结束。这就是为什么写入的时候写入一个null的原因，因为没有将count写入流，所以就靠null来表示结束，省一个整数空间。