Java中的ConcurrentLinkedDeque offerFirst()方法

在Java并发编程中，线程安全的数据结构是很重要的。ConcurrentLinkedDeque是Java提供的一种线程安全的双端队列，它具有高效、非阻塞和无锁的特点，很适合多线程环境下的并发访问。本文就ConcurrentLinkedDeque的offerFirst()方法进行详细介绍。

ConcurrentLinkedDeque简介

ConcurrentLinkedDeque是Java SE 6中新增的一个数据结构，是一个双端队列，既可以从队列头部插入和删除元素，也可以从队列尾部插入和删除元素。它是线程安全的，可以用于多线程环境下并发访问。

ConcurrentLinkedDeque内部采用了一种无锁算法，即CAS操作，保证线程安全。因此，它的性能很高，尤其是在高并发、多线程环境中，表现更加出色。

ConcurrentLinkedDeque构造方法

ConcurrentLinkedDeque的构造方法比较简单，有两种方式：

无参构造方法：创建空的双端队列。
接收一个集合类型的构造方法：将集合中的元素添加到双端队列中。

具体示例代码如下：

// 无参构造方法
ConcurrentLinkedDeque<String> deque1 = new ConcurrentLinkedDeque<>();
// 接收集合类型参数的构造方法
List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");
ConcurrentLinkedDeque<String> deque2 = new ConcurrentLinkedDeque<>(list);

ConcurrentLinkedDeque的常用方法

ConcurrentLinkedDeque支持双端入队、双端出队、peek操作、迭代器遍历等操作。具体API如下：

方法	描述
addFirst(E e)	将指定元素插入此deque的开头
addLast(E e)	将指定元素插入此deque的结尾
offerFirst(E e)，offer(E e)，offerLast(E e)	将指定元素插入此deque的开头
offer(E e),offerLast(E e)	将指定元素插入此deque的结尾
pollFirst()，poll()，pollLast()	从此deque的开头删除并返回第一个元素；如果此deque为空，则返回null
peekFirst()，peek()，peekLast()	检索但不删除此deque的头部元素，如果此deque为空，则返回null
removeFirst()，remove()，removeLast()	检索和删除此deque的第一个元素，如果deque为空，则抛出NoSuchElementException异常
descendingIterator()	返回在此deque的元素上以逆向顺序进行迭代的迭代器

offerFirst()方法详细介绍

ConcurrentLinkedDeque中的offerFirst()方法是向双端队列的头部添加元素。具体定义如下：

public boolean offerFirst(E e) {
    return addFirst(e);
}

从源码可以看出，offerFirst()方法内部其实是调用了addFirst()方法，只是将返回值类型从void改为了boolean。

offerFirst()方法的使用

下面，我们来通过一些具体的示例代码，来详细介绍offerFirst()方法的使用。

示例一：最简单的offerFirst()方法

最简单的使用方法就是调用offerFirst()方法向双端队列中添加元素。如果队列为空，则该元素为第一个元素；如果队列不为空，则该元素插入到队列的头部。

ConcurrentLinkedDeque<String> deque = new ConcurrentLinkedDeque<>();
deque.offerFirst("A");
deque.offerFirst("B");
deque.offerFirst("C");
System.out.println(deque); // 输出：[C, B, A]
在上述代码中，我们首先创建了一个空的ConcurrentLinkedDeque队列，然后调用offerFirst()方法向队列插入了3个元素。由于offerFirst()方法是向队列的头部插入元素，所以最后输出结果为[C, B, A]。

示例二：offerFirst()方法的返回值

offerFirst()方法返回一个boolean值。如果元素成功插入队列，则返回true；否则返回false。在下面的示例代码中，我们试图向长度为1的队列中插入一个元素，但是因为队列已满，插入失败。

ConcurrentLinkedDeque<String> deque = new ConcurrentLinkedDeque<>(Arrays.asList("A"));
boolean flag = deque.offerFirst("B");
System.out.println(flag); // 输出：false

在上述代码中，我们首先创建了一个长度为1的队列，并将”A”添加到队列中。然后，我们试图再向队列中添加一个元素”B”，但是因为队列已经满了，插入失败，所以输出结果为false。

示例三：offerFirst()方法的线程安全性

ConcurrentLinkedDeque的最大特点就是线程安全，支持在多线程环境下进行并发访问。在下面的示例代码中，我们开启3个线程，分别向队列插入不同的元素，可以看到，无论插入的顺序如何，最终结果始终都是按照插入的顺序排列。

ConcurrentLinkedDeque<String> deque = new ConcurrentLinkedDeque<>();
Runnable runner1 = () -> deque.offerFirst("A");
Runnable runner2 = () -> deque.offerFirst("B");
Runnable runner3 = () -> deque.offerFirst("C");
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
executorService.submit(runner1);
executorService.submit(runner2);
executorService.submit(runner3);
executorService.shutdown();
try {
    executorService.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS);
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}
System.out.println(deque); // 输出：[C, B, A]

在上述代码中，我们创建了一个空的ConcurrentLinkedDeque队列，并开启了3个线程，分别向队列中添加元素”A”、”B”、”C”。最后，我们等待3个线程全部执行完成之后，再输出队列中的元素。可以看到，无论线程执行的顺序如何，最终的结果始终按照添加的顺序排列。

结论

Java中的ConcurrentLinkedDeque是一种高效、非阻塞、线程安全的双端队列，非常适合在多线程环境下进行并发访问。其中，offerFirst()方法是向队列头部添加元素的方法，可以通过示例代码进一步了解这个方法的具体用法。在使用ConcurrentLinkedDeque时，需要格外注意线程安全问题，避免出现数据竞争等多线程问题。