队列（Queue）是一种先进先出的数据结构，Java中实现了Queue<E>接口的类都具有队列的功能。我们常用的LinkedList就实现了Queue接口，具有了offer()、poll()等操作。但是，LinkedList是线程不安全的，只使用于单线程操作。如果要实现一个线程安全的队列，一般有两种方式：一是使用阻塞算法，给读写操作加锁；二是使用非阻塞算法，通过循环CAS的方式来实现。本篇文章的ConcurrentLinkedQueue就是并发大师Doug Lea设计的一个非阻塞线程安全队列。
1 ConcurrentLinkedQueue的结构
ConcurrentLinkedQueue的类图如下：
它由head节点和tail节点组成，每个节点含有下一个节点的引用。默认情况下，head节点存储储存的元素为空，tail节点指向head节点。
2 入队操作
入队操作就是将入队元素包装成节点，加入队列的尾部，同时更新尾节点。
这里，与LinkedList不同的地方是：tail节点不一定指向队列中的最后一个节点！ConcurrentLinkedQueue的tail节点选取规则为：
1）tail节点为真正的尾节点，则加入新节点，tail节点指向其前一个节点。
2）tail节点的next节点为真正的尾节点（1操作后的情况），则加入尾节点，更新tail节点，使其指向真正的尾节点。
通过上面的分析，单线程下入队操作过程已经十分明确。但是当多线程入队时，就可能出现插队的情况。这时尾节点就会发生变化，这时线程要暂停入队操作，然后重新获取尾节点。下面看源码是怎么实现的：
public boolean offer(E e) {
if (e == null) throw new NullPointerException();
//入队前，创建一个入队节点
Node<E> n = new Node</e><e>(e);
retry:
//死循环，入队不成功反复入队。
for (;;) {
//创建一个指向tail节点的引用
Node<E> t = tail;
//p用来表示队列的尾节点，默认情况下等于tail节点。
Node<E> p = t;
for (int hops = 0; ; hops++) {
//获得p节点的下一个节点。
Node<E> next = succ(p);
//next节点不为空，说明p不是尾节点，需要更新p后在将它指向next节点
if (next != null) {
//循环了两次及其以上，并且当前节点还是不等于尾节点
if (hops > HOPS && t != tail)
continue retry;
p = next;
}
//如果p是尾节点，则设置p节点的next节点为入队节点。
else if (p.casNext(null, n)) {
//如果tail节点有大于等于1个next节点，则将入队节点设置成tair节点，更新失败了也没关系，因为失败了表示有其他线程成功更新了tair节点。
if (hops >= HOPS)
casTail(t, n); // 更新tail节点，允许失败
return true;
}
// p有next节点,表示p的next节点是尾节点，则重新设置p节点
else {
p = succ(p);
}
}
}
}
从源码的角度看，入队的过程：1）是定位出尾节点，2）是使用CAS算法将入队节点设置成尾节点的next节点，不成功便重试。
1）定位尾节点
tail节点可能是尾节点，也可能是尾节点的前一个节点。主循环中if (next != null)就是判断tail是否有next节点。有则表示next节点可能是尾节点，进行p=next操作，直到找到真正的尾节点。
2）设置入队节点为尾节点
p.casNext(null, n)方法用于将入队节点设置为当前尾节点的next节点。如果p的next节点是null，则说明p是当前队列的尾节点，如果p的next节点不为null，说明有其他线程更新了尾节点，则需要重新获取尾节点。这里casNext和casTail都使用了CAS原子操作，保证了结果正确。
还有最后一个问题，就是为什么tail节点有2个规则，换句话说，插入两次元素才更新一个tail？因为更新tail节点需要用到casTail操作，这是CAS原子操作，减少CAS操作，能够提高入队效率。这里在定位尾节点和减少CAS操作中取了一个平衡。
3 出队操作
同tail节点，head节点为了减少CAS操作，也采取了类似的规则：
1）head中有元素时，弹出元素，不更新head节点。
2）head中为空时，弹出next元素，更新head节点为真正的头节点。
poll()函数的源码如下：
public E poll() {
Node</e><e> h = head;
// p表示头节点，需要出队的节点
Node</e><e> p = h;
for (int hops = 0;; hops++) {
// 获取p节点的元素
E item = p.getItem();
// 如果p节点的元素不为空，使用CAS设置p节点引用的元素为null,如果成功则返回p节点的元素。
if (item != null && p.casItem(item, null)) {
if (hops >= HOPS) {
//将p节点下一个节点设置成head节点
Node</e><e> q = p.getNext();
updateHead(h, (q != null) ? q : p);
}
return item;
}
// 如果头节点的元素为空或头节点发生了变化，这说明头节点已经被另外一个线程修改了。那么获取p节点的下一个节点
Node</e><e> next = succ(p);
// 如果p的下一个节点也为空，说明这个队列已经空了
if (next == null) {
// 更新头节点。
updateHead(h, p);
break;
}
// 如果下一个元素不为空，则将头节点的下一个节点设置成头节点
p = next;
}
return null;
}
先取出头节点元素，如果不为空，则通过CAS操作更新。更新失败则说明已经被另外一个线程修改了，直接获取p的下一个节点。如果为空，则更新头结点。