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在Java中如何使用ConcurrentLinkedQueue实现非阻塞队列

P粉602998670

发布： 2025-10-23 16:47:01

原创

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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。

在java中如何使用concurrentlinkedqueue实现非阻塞队列

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();
    }
}

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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。