Java中的ConcurrentLinkedQueue松散队列解析
一、为什么叫松散队列?
唯一一个使用cas实现的线程安全并发效率高的集合。
链表是松散的,链表节点并不都是有效的,允许存在无效节点val=null,但是只有最后一个节点才能next=null 为什么线程安全需要把链表做成松散的。就是因为入队分为两步,cas设置最后一个节点的next,和cas设置tail,两个操作之间并无原子性,所以可能并发操作了多个cas设置next,才设置tail。tail滞后很多。 出队的时候,也需要分为两步,cas将值设置成null。cas移动head。head也会滞后很多。所以会有很多节点已经出队为null,但是依然可以遍历到。因此叫做松散队列。
二、如何实现线程安全?
add入队操作
tail节点并不是最后一个节点
1、从 tail 节点开始遍历到尾节点,若定位到尾节点(p.next == null),则入队。
2、遍历过程中,如果遍历到无效节点(p.next == p)说明p已经并发出队,需要重新从有效节点(tail 或 head)开始遍历。
3、遍历过程中,时刻关注 tail 节点是否无效。若无效了需要重新从最新的 tail(如果tail失效,从head) 开始遍历,否则继续遍历当前的下一个节点。
4、找到最后一个节点后,进行入队操作,使用cas将next修改为新节点,如果tail->next!=null,需要使用cas将tail设置为新节点。
cas设置next,和cas设置tail,两个操作之间并无原子性,所以可能并发操作了多个cas设置next,才设置tail。tail滞后很多。
如下图B节点已经被poll了,tail还在B节点前面。tail失效了,从tail无法遍历到最后一个节点。
poll出队操作
1、从 head 节点开始遍历找出首个有效节点(p.item != null),返回该节点的数据(p.item)。
2、遍历过程中,如果遍历到尾节点(p.next == null),则返回空。
3、遍历过程中,如果遍历到无效节点(p.next == p),说明其他线程修改了 head,需要重新从有效节点(新的 head)开始遍历。
4、cas将值设置成null。cas移动head。
5、更新head,需要注意的是,并不是每次出队时都执行 updateHead() 更新 head 节点: 当 head 节点里有元素时,直接弹出 head 节点里的元素,设置为null,而不会更新 head 节点。
只有当 head 节点里没有元素时,出队操作才会更新 head 节点。
三、优缺点
从它的入队出队机制就可以看出,优缺点非常明显。
优点: 1、并发效率高,入队出队不需要加锁进行线程同步,全程使用cas操作
缺点: 1、入队出队都分为两步cas,cas之间是控制不了的,所以会产生tail滞后,tail失效,链表节点poll了,还可以继续访问没有释放,内存是松散的,无效节点占用内存,内存开销大。
2、由于head和tail都不是严格指向头尾,每次poll,add都需要遍历,浪费时间效率。concurrentLinkedQueue存的元素越多,效率越低。因此只适合高并发小容量的场景使用。
3、size获取大小也要遍历所有节点才行
到此这篇关于Java中的ConcurrentLinkedQueue松散队列解析的文章就介绍到这了,更多相关ConcurrentLinkedQueue松散队列内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!
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