24、并发队列与ABA问题详解

并发队列与ABA问题详解

1. 双端队列操作与锁无关性

在并发队列操作中，存在一个问题：当一个线程将节点b入队，已将节点a的next字段指向b，但还未将tail从a重定向到b时，若另一个线程开始出队操作，它会读取b的值并将head从a重定向到b，此时tail仍指向a，这会引发问题。为避免该问题，出队线程在重定向head之前，必须先帮助将tail从a推进到b。

出队方法 deq() 会尝试使tail与哨兵节点的后继节点保持一致（第36行），然后再更新head以移除哨兵节点（第39行）。如果该方法返回一个值，其线性化点发生在第39行成功调用 compareAndSet() 时；否则，线性化点在第33行。

这种队列是无锁的。每个方法调用首先检查是否有未完成的入队调用，并尝试完成它。在最坏情况下，所有线程都试图推进队列的tail字段，必然有一个线程会成功。一个线程入队或出队节点失败，仅当另一个线程的方法调用成功更改引用时，所以总会有方法调用完成。无锁特性显著提高了队列实现的性能，无锁算法往往优于最有效的阻塞算法。

2. 内存回收与ABA问题

目前的队列实现依赖Java垃圾回收器在节点出队后进行回收。但在某些情况下，我们可能希望自己进行内存管理，原因如下：
- 像C或C++这样的语言不提供垃圾回收。
- 即使有垃圾回收，对于频繁创建和释放大量小对象的类，自行管理内存通常更高效。
- 如果垃圾回收过程不是无锁的，我们可能希望提供自己的无锁内存回收。

一种无锁回收节点的自然方法是让每个线程维护自己的私有空闲队列条目列表：