一、前言

併發佇列裡面的Iterators是弱一致性的，next返回的是佇列某一個時間點或者建立迭代器時候的狀態的反映。當建立迭代器後，其他執行緒刪除了該元素時候並不會丟擲java.util.ConcurrentModificationException異常，能夠保持建立迭代器後的元素一定被正確的next出來。

二、 ConcurrentLinkedQueue類圖結構

以ConcurrentLinkedQueue為例說下是如何實現的，如圖內部的Itr類實現了介面Iterator的功能。 nextNode變數用來存放next()函式要返回的節點，nextItem則用於儲存next()函式要返回的節點的值，lasetRet則記錄最後一次next()時候的節點元素，用於remove操作。

三、測試程式碼

3.1 實驗一

本實驗是測試獲取迭代器後呼叫next前刪除元素看看會有什麼結果 首先列下測試程式碼： 主執行緒debug斷點檢視圖： 如圖主執行緒獲取了佇列元素zlx節點的迭代器，在呼叫next的時候debug阻塞主。 下面啟用SleepInterrupt執行緒，執行remove操作： remove後排程到主執行緒執行 可知目前佇列裡面已經沒有zlx元素了，下面看看迭代結果： zlx gh zzz 可知還是迭代出來了已經刪除的元素，並且沒丟擲異常。

3.2 試驗2

本實驗測試獲取迭代器前呼叫next後刪除迭代器後面的元素看看有什麼結果 首先列下測試程式碼： 主執行緒debug斷點圖

3.3 試驗3

本實驗測試獲取迭代器前呼叫next後刪除迭代器後面的元素看看有什麼結果 首先列下測試程式碼： 下面看看迭代結果

四、原始碼分析

首先呼叫佇列的iterator()方法時候會例項化一個迭代器，所以每次呼叫該方法都是一個新的例項，建構函式內部呼叫了advance方法，目的是確定第一個元素的iterator.

Itr() {
    advance();//(1)
 

}

//獲取佇列中下一個可用節點。呼叫next()時候返回節點值，或者返回null
private E advance() {

    //lastRet記錄呼叫最後一次呼叫next時候的節點
    lastRet = nextNode;(2)

    //x存放節點值
    E x = nextItem;(3)

    //獲取next節點
    Node<E> pred, p;
    //如果為nul則呼叫阻塞佇列的first方法獲取
    if (nextNode == null) {
        p = first();//(4)
        pred = null;
    } else {
        //不為nul則獲取下一個節點(5)
        pred = nextNode;
        p = succ(nextNode);
    }

    for (;;) {

        //p=null則直接返回，重置節點null(6)
        if (p == null) {
            nextNode = null;
            nextItem = null;
            return x;
        }

        //否者記錄當前節點並返回值
        E item = p.item;
        if (item != null) {//(7)
            nextNode = p;
            nextItem = item;
            return x;
        } else {
            // 跳過null值節點(8)
            Node<E> next = succ(p);
            if (pred != null && next != null)
                pred.casNext(p, next);
            p = next;
        }
    }
}

//判斷是否有原始
public boolean hasNext() {
    return nextNode != null;
}

//有則刪除
public E next() {
    if (nextNode == null) throw new NoSuchElementException();
    return advance();
}
//刪除元素
public void remove() {
    Node<E> l = lastRet;
    if (l == null) throw new IllegalStateException();
    // rely on a future traversal to relink.
    l.item = null;
    lastRet = null;
}

下面看圖說話： 假設初始佇列裡面有三個元素 那麼呼叫佇列的iterator時候執行（1）（4）（7）後佇列狀態圖： 呼叫hasNext（）時候知道nextNode != null所以返回true. 然後呼叫next()方法執行（2）（5）（7）後,返回zlx,佇列狀態圖 也就說第一次呼叫佇列的iterator方法會在建構函式呼叫advance方法一次，這時候已經把佇列第一個可用的節點指標賦值給nextNode，節點值賦值給nextItem；這樣當呼叫hasNext時候先看nextNode是否null，null說明佇列為空則返回false說明佇列裡面沒有元素,否者會呼叫next方法，該方法會再次呼叫advance方法，由於呼叫hasNext確定了nextNode不為null所以會呼叫（5）來獲取下次呼叫next要返回的值，也就是當前nextNode的後繼節點。如果後繼節點為null則返回nextNode對應的值nextItem，否者設定下一次呼叫next時候需要的nextNode和nextItem。 下面考慮下實驗一的情況，首先執行緒1呼叫呼叫hasNext（)後情況為： 假如執行緒1呼叫next前另外執行緒把佇列裡面的zlx刪除了，現在佇列狀態： 現在在呼叫next方法（2）（5）（7）後的狀態為： 所以返回x=zlx； 試驗2的結果很明顯，這裡不再說了，下面看看試驗3 最後還有一個remove方法，他僅僅是把最後一次next時候記錄的節點內容重置為null，並且記錄節點為null,下面圖解說下： 第一次呼叫hasNext後 然後呼叫remove方法因為lastRet=null所以丟擲了異常，其實應該先呼叫next方法在呼叫remove方法。 這樣是OK的先呼叫next方法設定lastRet，然後在呼叫remove刪除。 然後看remove裡面並沒有看到有對佇列裡面的頭尾節點進行操作，也就說並沒有在佇列中移除該元素的操作，乍一看這有問題，但是沒問題：下面看刪除zlx後佇列狀態 也就是remove僅僅把節點內容變為null，所以head還是指向這個元素（注意本節講的都是不帶哨兵節點的佇列，正常情況下佇列一開始有個null的哨兵節點，如果本節考慮的話，那麼上面的圖應該有兩個null節點，一個是哨兵，一個是zlx節點變成的） 而poll時候如果節點內容為null則會繼續檢視後繼節點，所以這裡remove簡單的把節點內容變為null即可。

四、總結

併發佇列裡面的迭代器通過使用nextItem保留建立迭代器時候的節點的值，保證了在呼叫hasNext和next方法之間其他執行緒刪除該元素後還可以正常返回刪除節點的內容，並不丟擲異常，之所以說是弱一致性是因為呼叫next時候該元素已經不在佇列裡面了，但是迭代返回還可以返回。另外remove操作並沒有立刻把刪除的原始從佇列中幹掉，而是在出隊時候從佇列裡面解除，讓它變為自引用節點，等待被垃圾回收。  

加多

高階 Java 攻城獅 at 阿里巴巴加多，目前就職於阿里巴巴，熱衷併發程式設計、ClassLoader,Spring等開源框架,分散式RPC框架dubbo，springcloud等；愛好音樂，運動。微信公眾號：技術原始積累。知識星球賬號：技術原始積累