ArrayBlockingQueue與LinkedBlockingQueue對比

ps：在下文中分別以Array表明ArrayBlockingQueue，Link表明LinkedBlockingQueue，下文中再也不說明。

Array和Link在併發場景中常用，他們的共同做用就是實現線程安全隊列。下面對這兩種隊列的實現進行對比分析。

底層實現

ArrayBlockingQueue

• 底層基於數組實現，在對象建立時須要指定數組大小。在構建對象時，已經建立了數組。因此使用Array須要特別注意設定合適的隊列大小，若是設置過大會形成內存浪費。若是設置內存過小，就會影響併發的性能。
• 功能上，其內部維護了兩個索引指針putIndex和takeIndex。putIndex表示下次調用offer時存放元素的位置，takeIndex表示的時下次調用take時獲取的元素。有了這兩個索引的支持後，仍是沒法說明白其底層的實現原理。那麼咱們來看一段其內部出現最多的代碼：

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

這幾行在代碼在Array中幾乎每一個函數都會用到。意思不論是在讀取元素，或者存放元素，若是到達數組的最後一個元素，直接將索引移動到第一個位置。你可能會想，若是我一直往隊列中添加元素而不取，添加的元素個數超過了數組長度，會不會覆蓋以前添加的元素。在實際使用過程當中是不會出現這種狀況的，其內部使用了ReentrantLock的Condition，這部分在併發支持中介紹。

LinkedBlockingQueue

• 底層基於單向鏈表實現。實現了隊列的功能，元素到來放到鏈表頭，從鏈表尾部取取數據。這種數據結構沒有必要使用雙向鏈表。鏈表的好處（數組的沒有的）是不用提早分配內存。Link也支持在建立對象時指定隊列長度，若是沒有指定，默認爲Integer.MAX_VALUE。

併發支持

最大的區別就是Array內部只有一把鎖，offer和take使用同一把鎖，而Link的offer和take使用不一樣的鎖。

ReentrantLock和其Condition的關係

在作具體分析以前，先介紹一下ReentrantLock 和其Condition之間的關係。ReentrantLock內部維護了一個雙向鏈表，鏈表上的每一個節點都會保存一個線程，鎖在雙向鏈表的頭部自選，取出線程執行。而Condition內部一樣維持着一個雙向鏈表，可是其向鏈表中添加元素（await）和從鏈表中移除（signal）元素沒有像ReentrantLock那樣，保證線程安全，因此在調用Condition的await()和signal()方法時，須要在lock.lock()和lock.unlock()之間以保證線程的安全。在調用Condition的signal時，它從本身的雙向鏈表中取出一個節點放到了ReentrantLock的雙向鏈表中，因此在具體的運行過程當中無論ReentrantLock new 了幾個Condition其實內部公用的一把鎖。介紹完這個以後，我麼來分析ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue的內部實現不一樣。

ArrayBlockingQueue

先看其內部鎖的定義：

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

• lock 其內部的鎖
• notEmpty 當調用offer時，會調用notEmpty.signal() 通知以前由於隊列空而被阻塞的線程。同時在take後，若是內部計數器count=0時，會調用notEmpty.await() 阻塞調用take的線程。
• notFull 當調用offer時，若是如今count=內部數組的長度時，會調用notFull.await()阻塞如今添加元素的全部線程；當調用take時，總會調用notFull.signal()喚醒以前由於隊列滿而阻塞的線程。

根據上面分析ReentrantLock和其Condition的關係，能夠看到放元素和取元素用的同一把鎖，沒法使放元素和取元素同時進行，只能前後相繼執行。

LinkedBlockingQueue

內部鎖定義：

/** 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 內部元素計數器使用的原子類型的計數器，使的元素個數的更新支持併發，爲下面取和放元素併發提供了支持。
• takeLock 取元素單獨的鎖，和放元素分開，這樣即便有Condition也可使的取和放元素在不一樣的節點上自選
• notEmpty 取元素的Condition鎖，和放元素鎖分開。
• putLock notFull 和上面介紹的takeLock notEmpty一直。

經過這種設置，能夠將在鏈表頭上放元素和在鏈表尾部取元素再也不競爭鎖，在必定程度上能夠加快數據處理。