LinkedTransferQueue

LinkedTransferQueue 是 Java 并发包中的无界阻塞队列，结合了多种队列的特性，适用于高效的生产者-消费者交互场景。

一、核心特性

• 接口实现与设计

1. 继承自 AbstractQueue，实现 TransferQueue 和 BlockingQueue 接口，支持无锁化并发操作。
2. 基于链表的无界结构，容量理论上仅受限于系统内存，但通过优化避免了无限增长。

• 直接传输机制

1. transfer(E e)：若当前有消费者等待，立即将元素传递给消费者；否则插入队列尾部并阻塞，直到元素被消费。
2. tryTransfer(E e)：尝试直接传输元素，若无消费者则返回 false（非阻塞）。
3. tryTransfer(E e, timeout, unit)：带超时的传输，若未在指定时间内被消费，移除元素并返回 false。

• 与其他队列的对比优势

1. 类似 SynchronousQueue 的即时传输特性，但支持存储元素；相比 LinkedBlockingQueue，减少锁竞争，性能更高。
2. 通过原子操作（如 CAS）和自旋优化线程调度，降低上下文切换开销。

二、关键方法与应用场景

生产者端方法

1. put()/offer()：与传统阻塞队列类似，但内部可能直接触发传输逻辑。
2. hasWaitingConsumer()：检查是否存在等待的消费者线程，辅助决策是否调用 transfer。

消费者端方法

take()/poll()：阻塞或非阻塞获取元素，若队列为空，take() 会阻塞直至元素到达。

适用场景

1. 高并发任务分发：如线程池中的工作窃取（Work-Stealing）算法，减少任务积压。
2. 低延迟通信：需生产者确保元素被消费的场景（如实时日志处理）。

三、线程安全与性能优化

无锁化并发控制

1. 通过链表节点的原子更新（CAS）实现线程安全，避免显式锁竞争。
2. 自旋等待策略减少无效唤醒，提升吞吐量。

批量操作限制

如 addAll() 或 removeAll() 等方法可能无法保证原子性，需谨慎使用。

四、示例代码（生产者-消费者模型）

TransferQueue<String> queue = new LinkedTransferQueue<>();
// 生产者线程
new Thread(() -> {
    try {
        queue.transfer("Data"); // 阻塞直到数据被消费
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
}).start();
// 消费者线程
new Thread(() -> {
    try {
        String data = queue.take(); // 阻塞直到获取数据
        System.out.println("Received: " + data);
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
}).start();

五、注意事项

• 无界队列的风险：虽然理论上无界，但需监控内存使用，避免 OOM。
• 精准匹配模型：transfer() 适用于严格的生产者-消费者匹配场景，若消费者处理不及时可能导致线程长时间阻塞。