面试题答案
一键面试锁机制
- 无锁设计：ConcurrentLinkedQueue采用了无锁（lock - free）算法，具体是基于CAS（Compare - and - Swap）操作。在入队和出队操作时，通过CAS操作来更新节点的指针。例如，在入队时，使用CAS尝试将尾节点的next指针指向新节点。如果CAS操作成功，就意味着新节点成功入队；如果失败，说明其他线程同时也在进行操作，当前线程需要重新尝试。这种无锁机制避免了传统锁带来的线程阻塞和唤醒开销，减少了线程上下文切换，从而在高并发场景下能显著提高性能。
数据结构特性
- 链表结构：它是一个基于链表的数据结构。链表的每个节点存储一个元素，这种结构使得在队列两端进行插入（入队）和删除（出队）操作非常高效。不像数组需要移动大量元素，链表只需修改指针即可完成操作。例如，入队时只需将新节点连接到链表尾部，出队时只需将头节点的下一个节点设置为新的头节点，并更新相关指针。同时，链表结构也更易于实现并发操作，因为每个节点的操作相对独立，不同线程可以在不同节点上进行操作，减少了竞争的可能性。
避免竞争和提高吞吐量的方式
- 分散竞争点：由于采用链表结构，不同线程可以在链表的不同位置进行入队和出队操作。比如，一个线程在队尾入队，另一个线程在队头出队，这两个操作互不干扰，将竞争分散到了不同的节点上，而不是像一些集中式数据结构（如数组）那样，所有操作都集中在同一区域，从而降低了竞争程度。
- 基于CAS的乐观并发控制：CAS操作基于乐观的假设，即大多数情况下，操作可以在不发生冲突的情况下成功完成。在ConcurrentLinkedQueue中，通过不断重试CAS操作，直到成功，这种方式在高并发写操作场景下，减少了因锁竞争导致的线程等待，提高了系统的并发处理能力，进而提高了吞吐量。同时，由于无锁设计，不存在死锁的风险，进一步保障了系统在高并发下的稳定性和高性能。