ArrayBlockingQueue与LinkedBlockingQueue对比

ps：在下文中分别以Array表明ArrayBlockingQueue，Link表明LinkedBlockingQueue，下文中再也不说明。

Array和Link在并发场景中常用，他们的共同做用就是实现线程安全队列。下面对这两种队列的实现进行对比分析。

底层实现

ArrayBlockingQueue

• 底层基于数组实现，在对象建立时须要指定数组大小。在构建对象时，已经建立了数组。因此使用Array须要特别注意设定合适的队列大小，若是设置过大会形成内存浪费。若是设置内存过小，就会影响并发的性能。
• 功能上，其内部维护了两个索引指针putIndex和takeIndex。putIndex表示下次调用offer时存放元素的位置，takeIndex表示的时下次调用take时获取的元素。有了这两个索引的支持后，仍是没法说明白其底层的实现原理。那么咱们来看一段其内部出现最多的代码：

int i = takeIndex;
    ...
    if (++i == items.length)
        i = 0;
    ...

这几行在代码在Array中几乎每一个函数都会用到。意思不论是在读取元素，或者存放元素，若是到达数组的最后一个元素，直接将索引移动到第一个位置。你可能会想，若是我一直往队列中添加元素而不取，添加的元素个数超过了数组长度，会不会覆盖以前添加的元素。在实际使用过程当中是不会出现这种状况的，其内部使用了ReentrantLock的Condition，这部分在并发支持中介绍。

LinkedBlockingQueue

• 底层基于单向链表实现。实现了队列的功能，元素到来放到链表头，从链表尾部取取数据。这种数据结构没有必要使用双向链表。链表的好处（数组的没有的）是不用提早分配内存。Link也支持在建立对象时指定队列长度，若是没有指定，默认为Integer.MAX_VALUE。

并发支持

最大的区别就是Array内部只有一把锁，offer和take使用同一把锁，而Link的offer和take使用不一样的锁。

ReentrantLock和其Condition的关系

在作具体分析以前，先介绍一下ReentrantLock 和其Condition之间的关系。ReentrantLock内部维护了一个双向链表，链表上的每一个节点都会保存一个线程，锁在双向链表的头部自选，取出线程执行。而Condition内部一样维持着一个双向链表，可是其向链表中添加元素（await）和从链表中移除（signal）元素没有像ReentrantLock那样，保证线程安全，因此在调用Condition的await()和signal()方法时，须要在lock.lock()和lock.unlock()之间以保证线程的安全。在调用Condition的signal时，它从本身的双向链表中取出一个节点放到了ReentrantLock的双向链表中，因此在具体的运行过程当中无论ReentrantLock new 了几个Condition其实内部公用的一把锁。介绍完这个以后，我么来分析ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue的内部实现不一样。

ArrayBlockingQueue

先看其内部锁的定义：

int count;
    lock = new ReentrantLock(fair);
    notEmpty = lock.newCondition();
    notFull =  lock.newCondition();

• lock 其内部的锁
• notEmpty 当调用offer时，会调用notEmpty.signal() 通知以前由于队列空而被阻塞的线程。同时在take后，若是内部计数器count=0时，会调用notEmpty.await() 阻塞调用take的线程。
• notFull 当调用offer时，若是如今count=内部数组的长度时，会调用notFull.await()阻塞如今添加元素的全部线程；当调用take时，总会调用notFull.signal()唤醒以前由于队列满而阻塞的线程。

根据上面分析ReentrantLock和其Condition的关系，能够看到放元素和取元素用的同一把锁，没法使放元素和取元素同时进行，只能前后相继执行。

LinkedBlockingQueue

内部锁定义：

/** Current number of elements */
    private final AtomicInteger count = new AtomicInteger();

    /** Lock held by take, poll, etc */
    private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();

    /** Wait queue for waiting takes */
    private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();

    /** Lock held by put, offer, etc */
    private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();

    /** Wait queue for waiting puts */
    private final Condition notFull = putLock.newCondition();

• count 内部元素计数器使用的原子类型的计数器，使的元素个数的更新支持并发，为下面取和放元素并发提供了支持。
• takeLock 取元素单独的锁，和放元素分开，这样即便有Condition也可使的取和放元素在不一样的节点上自选
• notEmpty 取元素的Condition锁，和放元素锁分开。
• putLock notFull 和上面介绍的takeLock notEmpty一直。

经过这种设置，能够将在链表头上放元素和在链表尾部取元素再也不竞争锁，在必定程度上能够加快数据处理。