LinkedTransferQueue
无界阻塞队列LinkedTransferQueue，此队列也是基于链表实现，对于所有给定的元素都是先入先出的。LinkedTransferQueue可以算是 LinkedBolckingQueue 和 SynchronousQueue 的合体。SynchronousQueue 内部无法存储元素，当要添加元素的时候，需要阻塞。LinkedBolckingQueue 则内部使用了大量的锁，性能有所下降。
public class LinkedTransferQueue<E> extends AbstractQueue<E>
implements TransferQueue<E>, java.io.Serializable {
TransferQueue接口
public interface TransferQueue<E> extends BlockingQueue<E> {
// 如果可能，立即将元素转移给等待的消费者。
// 更确切地说，如果存在消费者已经等待接收它（在 take 或 timed poll（long，TimeUnit）poll）中，则立即传送指定的元素，否则返回 false。
boolean tryTransfer(E e);
// 将元素转移给消费者，如果需要的话等待。
// 更准确地说，如果存在一个消费者已经等待接收它（在 take 或timed poll（long，TimeUnit）poll）中，则立即传送指定的元素，否则等待直到元素由消费者接收。
void transfer(E e) throws InterruptedException;
// 上面方法的基础上设置超时时间
boolean tryTransfer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
// 如果至少有一位消费者在等待，则返回 true
boolean hasWaitingConsumer();
// 返回等待消费者人数的估计值
int getWaitingConsumerCount();
}
TransferQueue是JDK7才定义的一个接口，继承BlockingQueue 。通常阻塞队里，生产者放入元素，消费者使用元素，只会考虑当前队列的容量，生产者生产时不需要考虑是否有消费者消费其产品。TransferQueue定义了transfer方法，阻塞生产直至等待消费者调用take或poll接收元素。
xfer方法
在LinkedTransferQueue中，所有添加元素的方法，都是通过 xfer方法来实现的。
private E xfer(E e, boolean haveData, int how, long nanos) {
// 不允许空元素
if (haveData && (e == null))
throw new NullPointerException();
Node s = null; // the node to append, if needed
retry:
for (;;) { // restart on append race
for (Node h = head, p = h; p != null;) { // find & match first node
boolean isData = p.isData;
Object item = p.item;
if (item != p && (item != null) == isData) { // unmatched
if (isData == haveData) // can't match
break;
if (p.casItem(item, e)) { // match
for (Node q = p; q != h;) {
Node n = q.next; // update by 2 unless singleton
if (head == h && casHead(h, n == null ? q : n)) {
h.forgetNext();
break;
} // advance and retry
if ((h = head) == null ||
(q = h.next) == null || !q.isMatched())
break; // unless slack < 2
}
LockSupport.unpark(p.waiter);
return LinkedTransferQueue.<E>cast(item);
}
}
Node n = p.next;
p = (p != n) ? n : (h = head); // Use head if p offlist
}
if (how != NOW) { // No matches available
if (s == null)
s = new Node(e, haveData);
Node pred = tryAppend(s, haveData);
if (pred == null)
continue retry; // lost race vs opposite mode
if (how != ASYNC) // 阻塞发生在awaitMatch中
return awaitMatch(s, pred, e, (how == TIMED), nanos);
}
return e; // not waiting
}
}
/*
* Possible values for "how" argument in xfer method.
*/
private static final int NOW = 0; // for untimed poll, tryTransfer
private static final int ASYNC = 1; // for offer, put, add
private static final int SYNC = 2; // for transfer, take
private static final int TIMED = 3; // for timed poll, tryTransfer
// xfer方法中的部分代码
if (how != NOW) { // No matches available
if (s == null)
s = new Node(e, haveData);
Node pred = tryAppend(s, haveData);
if (pred == null)
continue retry; // lost race vs opposite mode
if (how != ASYNC) // 阻塞发生在这里
return awaitMatch(s, pred, e, (how == TIMED), nanos);
}
return e; // not waiting
其中put，offer，add方法符合接口BlockingQueue的规范，参数how都是ASYNC，表示异步，指的是生产者与消费者是异步，生产者不需要等待消费者，只需要考虑队列容量。又由于队列是无界的，所以都不会阻塞。
public void put(E e) {
xfer(e, true, ASYNC, 0);
}
public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) {
xfer(e, true, ASYNC, 0);
return true;
}
public boolean offer(E e) {
xfer(e, true, ASYNC, 0);
return true;
}
public boolean add(E e) {
xfer(e, true, ASYNC, 0);
return true;
}
不指定阻塞时间的transfer方法以及take方法，参数how为SYNC，表示同步，take方法语义符合接口BlockingQueue的规范，一直阻塞直至获取到元素，transfer方法表示生产者必须在有消费者等待消费的情况下才可以进行生产，否则会一直阻塞。
public void transfer(E e) throws InterruptedException {
if (xfer(e, true, SYNC, 0) != null) {
Thread.interrupted(); // failure possible only due to interrupt
throw new InterruptedException();
}
}
public E take() throws InterruptedException {
E e = xfer(null, false, SYNC, 0);
if (e != null)
return e;
Thread.interrupted();
throw new InterruptedException();
}
不指定时间的tryTransfer方法以及poll方法，参数how为NOW，tryTransfer尝试插入元素，假如此时无消费者在等待，直接返回false，插入失败，不会阻塞。
public E poll() {
return xfer(null, false, NOW, 0);
}
public boolean tryTransfer(E e) {
return xfer(e, true, NOW, 0) == null;
}
指定时间的tryTransfer方法以及poll方法，参数how为TIMED，若成功提前返回，若失败，最多阻塞指定时间。
public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
E e = xfer(null, false, TIMED, unit.toNanos(timeout));
if (e != null || !Thread.interrupted())
return e;
throw new InterruptedException();
}
public boolean tryTransfer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException {
if (xfer(e, true, TIMED, unit.toNanos(timeout)) == null)
return true;
if (!Thread.interrupted())
return false;
throw new InterruptedException();
}
数据结构
LinkedTransferQueue的数据结构采用的是双重队列Dual Queues，此队列的节点为Node
static final class Node {
final boolean isData; // false if this is a request node
volatile Object item; // initially non-null if isData; CASed to match
volatile Node next;
volatile Thread waiter; // null until waiting
...
}
队列中的节点分为两种类型，每个节点只对应一种类型的操作，要么是put类型（isData为true），要么是take类型（isData为false）
在dual队列中，节点需要自动维护匹配状态。所以这里需要一些必要的变量：对于数据模式，匹配需要将一个item字段通过CAS从非null的数据转成null，反之对于请求模式，需要从null变成data。一旦一个节点匹配了，其状态将不再改变。
当一个线程试图添加一个数据节点，正好遇到一个请求数据的结点，会立刻匹配并移除这两个数据节点，反之亦然。
关于节点匹配及头结点更新的逻辑，有些复杂，暂时不深入，贴上相关参考文章
https://www.cnblogs.com/lighten/p/7505355.html
对比SynchronousQueue
相比较 SynchronousQueue 多了一个可以存储的队列，相比较 LinkedBlockingQueue 多了直接传递元素，少了用锁来同步。性能更高，用处更大。
LinkedTransferQueue是 SynchronousQueue 和 LinkedBlockingQueue 的合体，性能比 LinkedBlockingQueue 更高（没有锁操作），比 SynchronousQueue能存储更多的元素。
当 put 时，如果有等待的线程，就直接将元素 “交给” 等待者， 否则直接进入队列。
put和 transfer 方法的区别是，put 是立即返回的， transfer 是阻塞等待消费者拿到数据才返回。transfer方法和 SynchronousQueue的 put 方法类似。
8440
扫一扫
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
