ConcurrentLinkedQueue是Java中基于链表的线程安全、非阻塞队列,使用CAS实现无锁并发控制,适用于高并发生产者-消费者场景,支持高效插入和删除操作,但不支持NULL元素且size()方法性能较差。

ConcurrentLinkedQueue 是 Java 中提供的一个基于链表结构的线程安全、非阻塞队列,位于 java.util.concurrent 包中。它适用于高并发场景下多个线程同时读写队列的需求,使用无锁(lock-free)算法实现,通过 CAS(Compare-And-Swap)操作保证线程安全,不会导致线程阻塞。
1. 基本特性与适用场景
ConcurrentLinkedQueue 具有以下关键特点:
- 线程安全:内部使用 CAS 操作,无需显式加锁。
- 非阻塞:插入和删除操作不会阻塞线程,提升并发性能。
- 无界队列:理论上容量无限,但受内存限制。
- 先进先出(FIFO):元素按插入顺序被处理。
- 不支持 null 元素:添加 null 会抛出 NullPointerException。
适合用于生产者-消费者模型中对吞吐量要求高、允许非实时响应的场景。
2. 常用方法说明
主要方法包括:
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- offer(E e):将元素插入队列尾部,成功返回 true,不允许 null。
- poll():获取并移除队头元素,队列为空时返回 null。
- peek():获取但不移除队头元素,队列为空返回 null。
- size():返回当前队列元素数量 —— 注意该方法需遍历整个链表,不适合频繁调用。
- isEmpty():判断队列是否为空,推荐用于判空操作。
3. 使用示例代码
下面是一个多线程环境下使用 ConcurrentLinkedQueue 的简单示例:
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue; public class NonBlockingQueueExample { private static final ConcurrentLinkedQueue<String> queue = new ConcurrentLinkedQueue<>(); public static void main(String[] args) { // 启动两个生产者线程 new Thread(() -> { for (int i = 1; i <= 5; i++) { String item = "任务-" + i; queue.offer(item); System.out.println("生产: " + item); try { Thread.sleep(100); // 模拟延迟 } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } } }).start(); // 启动一个消费者线程 new Thread(() -> { while (true) { String item = queue.poll(); // 非阻塞获取 if (item != null) { System.out.println("消费: " + item); } else { // 队列暂时为空,可以稍作等待或退出 try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); break; } } } }).start(); } }
在这个例子中,生产者不断向队列添加任务,消费者循环调用 poll() 尝试取出任务。由于是 非阻塞 队列,当队列为空时 poll() 返回 null,消费者可以选择重试或休眠片刻再查。
4. 注意事项与最佳实践
使用 ConcurrentLinkedQueue 时应注意以下几点:
- 避免频繁调用 size() 方法,在高并发下性能较差。
- 不能存 null,否则会抛异常。
- 不提供阻塞式操作(如 take 或 put),若需要阻塞功能应考虑 LinkedBlockingQueue。
- 迭代器弱一致性:遍历时可能看不到最新添加的元素,也不抛 ConcurrentModificationException。
- 适合高并发读写,但在极端竞争下仍可能因多次 CAS 失败影响效率。
基本上就这些。ConcurrentLinkedQueue 是实现高性能非阻塞队列的优选工具,只要理解其非阻塞特性和使用限制,就能在并发编程中有效发挥作用。


