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如何使用ConcurrentLinkedQueue？

javaconcurrency
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我该如何在Java中使用ConcurrentLinkedQueue？
使用这个LinkedQueue，我需要担心队列中的并发问题吗？还是我只需要定义两个方法（一个用于从列表中检索元素，另一个用于向列表中添加元素）？
注意：显然，这两个方法必须进行同步。对吗？

编辑：我想要做的是这样的：我有一个类（在Java中），其中一个方法用于从队列中检索项目，另一个类具有一个方法用于向队列中添加项目。添加和检索列表中的项目是我的自定义类的对象。

还有一个问题：我需要在remove方法中这样做吗：

while (queue.size() == 0){ 
  wait(); 
  queue.poll();
}

我只有一个消费者和一个生产者。

感谢您对我的问题的回复。 我想要做的是：我有一个类（用Java编写），其中一个方法用于从队列中检索项目，另一个类具有一个方法用于向队列中添加项目。添加到列表中的项目和检索的项目都是我自己的类的对象。 - Ricardo Felgueiras
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您应该编辑您的问题，并在问题本身中加入这个澄清。 - Adam Jaskiewicz
6个回答
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不需要同步方法，也不需要定义任何方法；它们已经在ConcurrentLinkedQueue中了，只需使用即可。 ConcurrentLinkedQueue会在内部执行所有锁定和其他操作；您的生产者将数据添加到队列中，您的消费者则会轮询它。
首先，创建您的队列：
Queue<YourObject> queue = new ConcurrentLinkedQueue<YourObject>();

现在，无论您在哪里创建生产者/消费者对象，请传递队列，以便它们有地方放置其对象（您也可以使用setter进行此操作，但我更喜欢在构造函数中执行此类操作）：
YourProducer producer = new YourProducer(queue);

并且：

YourConsumer consumer = new YourConsumer(queue);

并在生产者中添加内容：

queue.offer(myObject);

从您的消费者中取出内容（如果队列为空，则poll()将返回null，请检查它）：

YourObject myObject = queue.poll();

如需更多信息，请参见Javadoc

编辑：

如果您需要阻塞等待队列不为空，您可能需要使用LinkedBlockingQueue并使用take()方法。但是，LinkedBlockingQueue具有最大容量（默认为Integer.MAX_VALUE，超过20亿），因此根据您的情况可能或可能不适用。

如果您只有一个线程将东西放入队列，另一个线程从队列中取出东西，那么ConcurrentLinkedQueue可能过于复杂了。它更适用于可能有数百甚至数千个线程同时访问队列的情况。您的需求可能通过使用以下内容来满足：

Queue<YourObject> queue = Collections.synchronizedList(new LinkedList<YourObject>());

这样做的一个优点是它锁定了实例（队列），因此您可以在队列上同步以确保组合操作的原子性（如Jared所解释的）。使用ConcurrentLinkedQueue时，您无法这样做，因为所有操作都是在不锁定实例的情况下完成的（使用java.util.concurrent.atomic变量）。如果您想在队列为空时阻塞，您将不需要执行此操作，因为poll()在队列为空时只会返回null，并且poll()是原子的。检查是否返回null。如果是，则等待()，然后再试一次。不需要锁定。
最后：
老实说，我只会使用LinkedBlockingQueue。虽然对于您的应用程序来说还过剩，但很可能会正常工作。如果它的性能不够好（进行性能分析！），您可以尝试其他东西，这意味着您不必处理任何同步问题：
BlockingQueue<YourObject> queue = new LinkedBlockingQueue<YourObject>();

queue.put(myObject); // Blocks until queue isn't full.

YourObject myObject = queue.take(); // Blocks until queue isn't empty.

其他的都一样。放心使用，可能不会阻塞，因为你不太可能将20亿个对象放入队列中。

谢谢您的回复。 还有一个问题：我需要在remove方法中这样做吗： while (queue.size() == 0) wait(); queue.poll(); - Ricardo Felgueiras
我会在我的回答中进行编辑来回答这个问题，因为它非常重要。 - Adam Jaskiewicz
由于另一个问题引起了混淆，Collection.synchronizedList返回的是一个未实现Queue接口的List。 - Tom Hawtin - tackline
@AdamJaskiewicz使用ConcurrentLinkedQueue作为生产者消费者的好主意吗？我参考了这篇文章https://dev59.com/9XM_5IYBdhLWcg3wUxZB?noredirect=1&lq=1 - rd22
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这大部分是另一个问题的重复。

以下是与此问题相关的答案部分:

如果我使用java.util.ConcurrentLinkedQueue，我需要进行自己的同步吗？

并发集合上的原子操作已经为您进行了同步。换句话说，队列的每个单独调用都无需您采取任何措施即可保证线程安全。 非原子性的集合操作不是线程安全的。

例如，这是线程安全的，而无需您采取任何措施：

queue.add(obj);
或者
queue.poll(obj);

然而，对队列的非原子调用不会自动地保证线程安全。例如，以下操作不会自动保证线程安全：

if(!queue.isEmpty()) {
   queue.poll(obj);
}

最后一个示例不是线程安全的，因为在调用isEmpty和调用poll之间，其他线程有可能向队列中添加或删除项目。这样执行的线程安全方式如下：

synchronized(queue) {
    if(!queue.isEmpty()) {
       queue.poll(obj);
    }
}

再次强调，对于队列的原子操作是自动线程安全的。非原子操作则不是。

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我能想到的唯一常见用途是阻塞，直到队列非空。使用BlockingQueue的实现（take()是原子操作，并阻塞直到有可消耗的内容）不是更好吗？ - Adam Jaskiewicz
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请注意，与synchronizedList不同，ConcurrentLinkedQueue不会在自身上进行同步，因此在您的代码中，当您处于同步块时，生产者仍然可以向队列提供数据。请谨慎处理。 - Adam Jaskiewicz
为什么要将queue.isEmpty()和queue.poll()结合起来使用？难道你不能只是调用poll()方法并检查结果是否为空吗？（我的理解是，如果你从一个空的队列中调用poll()方法，它会返回null） - charles-allen
1
除了最后一个代码块，我同意你的所有代码。在ConcurrentLinkedQueue上进行同步并不能保证什么，因为其他调用没有被同步。所以，在您完成线程同步后，在“isEmpty()”和“poll(...)”之间可能会出现来自另一个线程的“add(..)”操作。 - Klitos G.
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以下代码可能是你在处理队列时所寻找的线程安全和"美观"解决方案:

for (YourObject obj = queue.poll(); obj != null; obj = queue.poll()) {
}

这将确保您在队列为空时停止，只要队列不为空，就可以继续弹出其中的对象。
1
非常有用的清空队列的方法。谢谢。 - DevilCode
6

使用poll方法获取第一个元素，使用add方法添加新的最后一个元素。这就是全部内容，不需要进行同步或其他操作。

2

ConcurrentLinkedQueue是一个非常高效的无等待/无锁实现（参见javadoc），因此您不仅不需要同步，而且队列不会锁定任何内容，因此它几乎与非同步（非线程安全）的队列一样快。

1

只需要像使用非并发集合一样使用它。Concurrent [Collection] 类将常规集合包装起来，这样您就不必考虑同步访问。

编辑：ConcurrentLinkedList实际上不仅仅是一个包装器，而是更好的并发实现。无论哪种方式，您都不必担心同步问题。

ConcurrentLinkedQueue并不是简单的包装器，它是从头开始专门为多个生产者和消费者的并发访问而构建的。比Collections.synchronized*返回的简单包装器要高级一些。 - Adam Jaskiewicz
是的，在J2SE 5中添加了许多不错的并发性能。 - Adam Jaskiewicz
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