Java并发工具:ConcurrentLinkedQueue
ConcurrentLinkedQueue 是 Java 并发包中基于无锁算法实现的高性能线程安全无界队列，属于 java.util.concurrent 包。它基于链表结构实现，并且适用于高并发场景下的先进先出（FIFO）操作。
核心特性
- 无锁设计
采用 CAS（Compare-And-Swap）操作实现线程安全，避免了传统锁机制的性能瓶颈，减少线程阻塞。
- 非阻塞队列
所有操作（如入队、出队）均不会因锁竞争导致线程挂起，适合高吞吐量场景。
- 无界队列
动态扩展链表节点，理论上容量仅受内存限制。
- FIFO 顺序
遵循先进先出原则，元素从头部移除、尾部插入。
- 单向链表结构
内部由 Node 节点构成单向链表，头尾节点（head、tail）通过 volatile 修饰保证可见性。
实现原理
- 数据结构
每个 Node 包含 volatile 修饰的 item（元素）和 next（后继节点指针）。
初始化时头尾节点指向同一个空节点，后续操作中头尾更新可能延迟。
- 入队（offer 方法）
CAS 操作尾部插入：新元素追加到链表尾部，通过 CAS 更新尾节点 tail。若 CAS 失败则重试，直至成功。
延迟更新尾节点：并非每次插入都更新 tail，减少 CAS 竞争，提升性能。
- 出队（poll 方法）
CAS 操作头部移除：从头部节点获取元素，通过 CAS 将头节点 item 置为 null，并移动 head 指针。
协助清理逻辑：若发现其他线程未完成的出队操作，会协助完成以维持队列状态一致性。
常用方法
add(E e) | 将元素插入队列尾部，成功返回 true，如果由于容量限制导致失败则抛出异常（但因为是无界队列，通常不会失败）。 |
offer(E e) | 将元素插入队列尾部，总是返回 true（因为是无界队列）。 |
poll() | 获取并移除队列头部元素；如果队列为空，则返回 null。 |
peek() | 获取但不移除队列头部元素；如果队列为空，则返回 null。 |
size() | 返回当前队列中的元素数量（注意：不是实时精确值）。 |
isEmpty() | 判断队列是否为空（弱一致性判断）。 |
与其他队列对比
队列类型 | 是否阻塞 | 是否线程安全 | 是否支持 null | 特点 |
ConcurrentLinkedQueue | 否 | 是 | 否 | 非阻塞、高性能、弱一致性 |
LinkedList | 否 | 否 | 是 | 单线程适用 |
ArrayBlockingQueue | 是 | 是 | 否 | 有界、阻塞、性能略低 |
LinkedBlockingQueue | 是 | 是 | 否 | 可配置阻塞行为 |
PriorityQueue | 否 | 否 | 是 | 优先级排序，非线程安全 |
DelayQueue | 是 | 是 | 否 | 延迟获取元素 |
适用场景
- 高并发读写
如电商系统中的购物车操作、实时日志处理等，需保证数据一致性与低延迟。
- 无界数据流转
适用于生产者速率不可控但需高效处理的场景（如消息队列中间件）。
注意事项
- 遍历弱一致性
迭代器可能反映队列某一时刻的快照，不保证实时性。
- 慎用 size() 方法
遍历链表计算元素数量，时间复杂度为 O(n)，高并发下性能较差。
- 不能放入 null 值
如果调用 offer(null) 或 add(null)，会抛出 NullPointerException。
