JDK源码那些事儿之ConcurrentLinkedDeque

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非阻塞队列ConcurrentLinkedQueue我们已经了解过了,既然是Queue,那么是否有其双端队列实现呢?答案是肯定的,今天就继续说一说非阻塞双端队列实现ConcurrentLinkedDeque

前言

JDK版本号:1.8.0_171

ConcurrentLinkedDeque是一个基于链表实现的无界的线程安全的同时支持FIFO、LIFO非阻塞双端队列。操作上可类比ConcurrentLinkedQueue,利用CAS进行无锁操作,同时通过松弛度阈值设置来减少CAS操作,在理解这个类前可先去参考理解我之前对ConcurrentLinkedQueue的源码分析

为了说明的方便,我们区分下,活动结点是item非null的结点,有效结点是保持着前后关系的结点,作者在注释中解释了将一个结点删除分为3个步骤:

  • logical deletion:逻辑删除,item置为null,前后结点关联关系依旧保持,此时不为活动结点,为有效结点
  • unlinking:有效结点可以通过前驱和后继指针到达其他活动节点,但是活动节点不可到达有效结点,保证迭代器的正常,并最终可被GC回收
  • gc-unlinking:有效结点完全孤立,为无效结点,不可到达其他任何活动结点,其他结点也不可到达此结点

区分定义是便于源码分析时的说明,参考下图所示理解:

结点说明

类定义

public class ConcurrentLinkedDeque<E>
    extends AbstractCollection<E>
    implements Deque<E>, java.io.Serializable

关系图

实现流程

为了方便理解,这里将ConcurrentLinkedDeque操作过程进行图示,让各位先有个了解,便于后面源码的分析

1.new实例化操作

new操作

2.offer("1")

offer1

3.offer("2")

offer2

4.offerFirst("3")

offerFirst3

5.offerFirst("4")

offerFirst4

6.pollLast

pollLast

7.poll

poll

8.poll

poll

9.pollLast

pollLast

常量/变量

head结点(p.prev == null && p.next != p):

  • first结点可以从head结点通过prev获取得到,时间复杂度O(1)
  • 所有活动结点(item != null)都可以从first结点通过succ获取得到
  • head结点非null
  • head结点的next不会指向自己
  • head结点不可能处于gc-unlinking阶段,但是有可能处于unlinking阶段
  • head结点的item可能为空也可能不为空
  • head结点可能不能从first或者last或者tail结点获取得到

tail结点(p.next == null && p.prev != p):

  • last结点可以从tail结点通过next获取得到,时间复杂度O(1)
  • 所有活动结点(item != null)都可以从last结点通过pred获取得到
  • tail结点非null
  • tail结点不可能处于gc-unlinking阶段,但是有可能处于unlinking阶段
  • tail结点的item可能为空也可能不为空
  • tail结点可能不能从first或者last或者head结点获取得到

由于head结点和tail结点不是实时更新(同ConcurrentLinkedQueue),达到松弛度阈值才进行更新,减少CAS操作,有可能导致head结点在tail结点之后的现象

    /**
     * A node from which the first node on list (that is, the unique node p
     * with p.prev == null && p.next != p) can be reached in O(1) time.
     * Invariants:
     * - the first node is always O(1) reachable from head via prev links
     * - all live nodes are reachable from the first node via succ()
     * - head != null
     * - (tmp = head).next != tmp || tmp != head
     * - head is never gc-unlinked (but may be unlinked)
     * Non-invariants:
     * - head.item may or may not be null
     * - head may not be reachable from the first or last node, or from tail
     */
    private transient volatile Node<E> head;

    /**
     * A node from which the last node on list (that is, the unique node p
     * with p.next == null && p.prev != p) can be reached in O(1) time.
     * Invariants:
     * - the last node is always O(1) reachable from tail via next links
     * - all live nodes are reachable from the last node via pred()
     * - tail != null
     * - tail is never gc-unlinked (but may be unlinked)
     * Non-invariants:
     * - tail.item may or may not be null
     * - tail may not be reachable from the first or last node, or from head
     */
    private transient volatile Node<E> tail;

    // 终止结点,在gc-unlinking阶段将无用结点链接到这两个结点上,自行处理减少内内存滞留风险
    private static final Node<Object> PREV_TERMINATOR, NEXT_TERMINATOR;
    
    // 删除结点执行unlinking/gc-unlinking的阈值,当逻辑删除结点达到阈值才触发,算是性能优化
    private static final int HOPS = 2;
    
    // CAS
    private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
    private static final long headOffset;
    private static final long tailOffset;
    static {
        PREV_TERMINATOR = new Node<Object>();
        PREV_TERMINATOR.next = PREV_TERMINATOR;
        NEXT_TERMINATOR = new Node<Object>();
        NEXT_TERMINATOR.prev = NEXT_TERMINATOR;
        try {
            UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
            Class<?> k = ConcurrentLinkedDeque.class;
            headOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
                (k.getDeclaredField("head"));
            tailOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
                (k.getDeclaredField("tail"));
        } catch (Exception e) {
            throw new Error(e);
        }
    }

内部类

Node实现与ConcurrentLinkedQueue不同之处也就在于多了变量prev指向结点的前驱

    static final class Node<E> {
        volatile Node<E> prev;
        volatile E item;
        volatile Node<E> next;

        Node() {  // default constructor for NEXT_TERMINATOR, PREV_TERMINATOR
        }

        /**
         * Constructs a new node.  Uses relaxed write because item can
         * only be seen after publication via casNext or casPrev.
         */
        Node(E item) {
            UNSAFE.putObject(this, itemOffset, item);
        }

        boolean casItem(E cmp, E val) {
            return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, itemOffset, cmp, val);
        }

        void lazySetNext(Node<E> val) {
            UNSAFE.putOrderedObject(this, nextOffset, val);
        }

        boolean casNext(Node<E> cmp, Node<E> val) {
            return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, nextOffset, cmp, val);
        }

        void lazySetPrev(Node<E> val) {
            UNSAFE.putOrderedObject(this, prevOffset, val);
        }

        boolean casPrev(Node<E> cmp, Node<E> val) {
            return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, prevOffset, cmp, val);
        }

        // Unsafe mechanics

        private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
        private static final long prevOffset;
        private static final long itemOffset;
        private static final long nextOffset;

        static {
            try {
                UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
                Class<?> k = Node.class;
                prevOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
                    (k.getDeclaredField("prev"));
                itemOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
                    (k.getDeclaredField("item"));
                nextOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
                    (k.getDeclaredField("next"));
            } catch (Exception e) {
                throw new Error(e);
            }
        }
    }

构造方法

无参构造方法创建了空结点同时头尾结点指向这个空结点,集合参数构造时先将所有集合结点构成链表,最后通过initHeadTail更新链表head,tail即可


    public ConcurrentLinkedDeque() {
        head = tail = new Node<E>(null);
    }

    public ConcurrentLinkedDeque(Collection<? extends E> c) {
        // Copy c into a private chain of Nodes
        Node<E> h = null, t = null;
        for (E e : c) {
            checkNotNull(e);
            Node<E> newNode = new Node<E>(e);
            if (h == null)
                h = t = newNode;
            else {
                t.lazySetNext(newNode);
                newNode.lazySetPrev(t);
                t = newNode;
            }
        }
        initHeadTail(h, t);
    }
    /**
     * Initializes head and tail, ensuring invariants hold.
     */
    private void initHeadTail(Node<E> h, Node<E> t) {
        if (h == t) {
            if (h == null)
                h = t = new Node<E>(null);
            else {
                // Avoid edge case of a single Node with non-null item.
                Node<E> newNode = new Node<E>(null);
                t.lazySetNext(newNode);
                newNode.lazySetPrev(t);
                t = newNode;
            }
        }
        head = h;
        tail = t;
    }

重要方法

linkFirst/linkLast

被addFirst和offerFirst所使用,将元素e添加到队列头部,即从头部入队操作。linkLast被addLast和offerLast所使用,offer,add同样最终调用此方法完成操作,将元素e添加到队列尾部,即从尾部入队操作,没什么好说的,类比linkFirst源码理解

    private void linkFirst(E e) {
        checkNotNull(e);
        final Node<E> newNode = new Node<E>(e);

        restartFromHead:
        for (;;)
            for (Node<E> h = head, p = h, q;;) {
                // 前驱节点不为null,前驱的前驱节点不为null
                if ((q = p.prev) != null &&
                    (q = (p = q).prev) != null)
                    // head应该被更新了(已经超过了松弛度阈值)判断是否已经更新了则p更新为head
                    // 未更新则直接更新为前驱的前驱结点
                    p = (h != (h = head)) ? h : q;
                // p已经出队,没办法从p再继续判断了,无法到达其他结点,需要重新开始循环
                else if (p.next == p) // PREV_TERMINATOR
                    continue restartFromHead;
                else {
                    // p为第一个结点,更新新结点next指向p
                    newNode.lazySetNext(p); // CAS piggyback
                    // 尝试更新p的前驱指向新结点,更新失败则重新循环更新
                    if (p.casPrev(null, newNode)) {
                        // Successful CAS is the linearization point
                        // for e to become an element of this deque,
                        // and for newNode to become "live".
                        // 新结点入队成功,头结点已经更新了(此时的新结点距离h已经 >= 2个结点距离),尝试更新head
                        if (p != h) // hop two nodes at a time
                            casHead(h, newNode);  // Failure is OK.
                        return;
                    }
                    // Lost CAS race to another thread; re-read prev
                }
            }
    }

unlink

被pollFirst,pollLast,removeFirstOccurrence,removeLastOccurrence和迭代器的remove所使用,移除非空结点,出队操作和删除时使用,主要处理处于队列中间的结点

    void unlink(Node<E> x) {
        // assert x != null;
        // assert x.item == null;
        // assert x != PREV_TERMINATOR;
        // assert x != NEXT_TERMINATOR;

        final Node<E> prev = x.prev;
        final Node<E> next = x.next;
        // 前驱为null表示x为头结点
        if (prev == null) {
            unlinkFirst(x, next);
        // 后继为null表示x为尾结点    
        } else if (next == null) {
            unlinkLast(x, prev);
        // 非头尾结点表示x处于中间位置需要特殊处理    
        } else {
            
            Node<E> activePred, activeSucc;
            boolean isFirst, isLast;
            // 记录逻辑删除结点数
            int hops = 1;

            // Find active predecessor
            // 找到有效的前驱结点
            for (Node<E> p = prev; ; ++hops) {
                // 有效前驱结点设置
                if (p.item != null) {
                    activePred = p;
                    isFirst = false;
                    break;
                }
                Node<E> q = p.prev;
                // p是第一个结点
                if (q == null) {
                    // p已经出队
                    if (p.next == p)
                        return;
                    // p的item为null,next还未更新,变量设置
                    activePred = p;
                    isFirst = true;
                    break;
                }
                // p == p.prev表示p已经出队
                else if (p == q)
                    return;
                // 继续循环向前查找
                else
                    p = q;
            }

            // Find active successor
            // 找到有效的后继结点
            for (Node<E> p = next; ; ++hops) {
                // 有效后继结点设置
                if (p.item != null) {
                    activeSucc = p;
                    isLast = false;
                    break;
                }
                Node<E> q = p.next;
                // p是最后一个结点
                if (q == null) {
                    // p已经出队
                    if (p.prev == p)
                        return;
                    // p的item为null,prev还未更新,变量设置
                    activeSucc = p;
                    isLast = true;
                    break;
                }
                // p == p.next表示p已经出队
                else if (p == q)
                    return;
                // 继续循环向后查找
                else
                    p = q;
            }

            // TODO: better HOP heuristics
            // 达到逻辑删除结点阈值或者是内部删除结点则需要进行额外处理unlink/gc-unlink
            if (hops < HOPS
                // always squeeze out interior deleted nodes
                && (isFirst | isLast))
                return;

            // Squeeze out deleted nodes between activePred and
            // activeSucc, including x.
            // 移除有效前驱和后继结点之间的有效结点,包括x,使得前驱和后继互连
            skipDeletedSuccessors(activePred);
            skipDeletedPredecessors(activeSucc);

            // Try to gc-unlink, if possible
            // 有效前驱和后继是队头或队尾,尝试gc-unlink
            if ((isFirst | isLast) &&

                // Recheck expected state of predecessor and successor
                // 检查前驱后继状态,确保未改变
                (activePred.next == activeSucc) &&
                (activeSucc.prev == activePred) &&
                (isFirst ? activePred.prev == null : activePred.item != null) &&
                (isLast  ? activeSucc.next == null : activeSucc.item != null)) {
                
                // 更新head和tail 确保x不可达
                updateHead(); // Ensure x is not reachable from head
                updateTail(); // Ensure x is not reachable from tail

                // Finally, actually gc-unlink
                // 最后更新x,使得从x到活动节点不可达
                x.lazySetPrev(isFirst ? prevTerminator() : x);
                x.lazySetNext(isLast  ? nextTerminator() : x);
            }
        }
    }

unlinkFirst/unlinkLast

unlink中调用,从队列头将第一个非空结点出队。unlinkLast从队列尾将第一个非空结点出队,代码实现与unlinkFirst类似,可参考理解


    private void unlinkFirst(Node<E> first, Node<E> next) {
        // assert first != null;
        // assert next != null;
        // assert first.item == null;
        for (Node<E> o = null, p = next, q;;) {
            // p为活动节点或p为最后一个节点
            if (p.item != null || (q = p.next) == null) {
                // 如果第一次循环就执行到此则不需要进行操作直接返回,p本来就是first的后继
                // p的前驱不能指向自己,first的后继更新成p
                if (o != null && p.prev != p && first.casNext(next, p)) {
                    // unlink阶段
                    skipDeletedPredecessors(p);
                    // 检查first和p,确保没被更新修改才进行gc-unlink操作
                    if (first.prev == null &&
                        (p.next == null || p.item != null) &&
                        p.prev == first) {

                        updateHead(); // Ensure o is not reachable from head
                        updateTail(); // Ensure o is not reachable from tail

                        // Finally, actually gc-unlink
                        o.lazySetNext(o);
                        o.lazySetPrev(prevTerminator());
                    }
                }
                return;
            }
            // p == p.next 
            // p非活动结点同时p后继已经指向自己则直接返回
            else if (p == q)
                return;
            // p非活动结点,p还有后继结点,重新赋值循环处理,注意这里o才被赋值
            else {
                o = p;
                p = q;
            }
        }
    }

updateHead/updateTail

更新head结点,确保在调用此方法之前unlinked的任何结点在该方法返回之后都不能从head访问,不保证消除松弛度,仅仅是head将指向处于活动状态的结点。updateTail更新tail结点,同updateHead,基本操作一致,只是方向不同而已

    private final void updateHead() {
        // Either head already points to an active node, or we keep
        // trying to cas it to the first node until it does.
        // head要么指向一个活动结点要么尝试指向第一个结点直到成功
        Node<E> h, p, q;
        restartFromHead:
        // head指向非活动结点同时head非第一个结点
        while ((h = head).item == null && (p = h.prev) != null) {
            for (;;) {
                // head前驱的前驱为空或head前驱的前驱的前驱为空
                // 即head前有1个或2个结点
                if ((q = p.prev) == null ||
                    (q = (p = q).prev) == null) {
                    // It is possible that p is PREV_TERMINATOR,
                    // but if so, the CAS is guaranteed to fail.
                    // 将head更新指向为第一个结点
                    if (casHead(h, p))
                        return;
                    else
                        // 未成功更新说明已经被其他线程更新了,重新循环判断
                        continue restartFromHead;
                }
                // h前有超过2个的结点,表明当前h指向的结点已经与第一个结点距离超过2,同时h已经不指向head了,重新循环
                else if (h != head)
                    continue restartFromHead;
                // h前有超过2个的结点,同时h还指向head,则更新p为q再次判断,相当于p向前跳了1或2个结点位置
                else
                    p = q;
            }
        }
    }

skipDeletedPredecessors/skipDeletedSuccessors

这里有个java语法需要注意:continue lable和break lable的作用,可下列参考代码理解:

        System.out.println("continue lable start ");
        aaa:
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            for (int j = 0; j < 3; j++) {
                System.out.println(j);
                if(j == 1){
                    continue aaa;
                }
            }
        }
        System.out.println("continue lable end ");

        System.out.println("break lable start ");
        bbb:
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            for (int j = 0; j < 3; j++) {
                System.out.println(j);
                if(j == 1){
                    break bbb;
                }
            }
        }
        System.out.println("break lable end ");

skipDeletedPredecessors实现将刚刚找到的后继结点的前驱指向结点p,即完成它们的互联,这一步就是所谓的unlinking,使队列的活动结点无法访问被删除的结点。skipDeletedSuccessors代码逻辑同skipDeletedPredecessors,可参考理解

    private void skipDeletedPredecessors(Node<E> x) {
        whileActive:
        do {
            Node<E> prev = x.prev;
            // assert prev != null;
            // assert x != NEXT_TERMINATOR;
            // assert x != PREV_TERMINATOR;
            Node<E> p = prev;
            findActive:
            for (;;) {
                // p的item非空,说明p为活动结点,退出循环进行关联更新操作
                if (p.item != null)
                    break findActive;
                // p的item为空,再继续向前查找其前驱
                Node<E> q = p.prev;
                // p的前驱结点为空
                // 若p结点处于gc-unlinking状态,即通过p已经无法到达其他活动结点,则需重头开始继续循环判断
                // 上面条件不满足,则表示p结点处于unlinking状态,还可以到达其他活动结点,可以继续被使用
                // 表明找到了有效结点,退出循环
                if (q == null) {
                    if (p.next == p)
                        continue whileActive;
                    break findActive;
                }
                // p的前驱结点非空,p.prev == p
                // 相等则表明p已经此刻的p结点处于gc-unlinking状态,即通过p已经无法到达其他有效结点
                // 无法再向前遍历,只能重头开始循环判断
                else if (p == q)
                    continue whileActive;
                // 到此表示p的item为空,p的前驱非空且不处于gc-unlinking状态
                // 循环向前继续判断前驱结点
                else
                    p = q;
            }

            // found active CAS target
            // 找到活动或有效的前驱节点,前驱CAS更新成功返回否则继续循环判断更新
            if (prev == p || x.casPrev(prev, p))
                return;

        } while (x.item != null || x.next == null);
    }

succ/pred

找到结点的前驱或者后继,假如当前结点已经无效结点时,则返回第一个结点或最后一个结点

    /**
     * Returns the successor of p, or the first node if p.next has been
     * linked to self, which will only be true if traversing with a
     * stale pointer that is now off the list.
     */
    final Node<E> succ(Node<E> p) {
        // TODO: should we skip deleted nodes here?
        Node<E> q = p.next;
        return (p == q) ? first() : q;
    }

    /**
     * Returns the predecessor of p, or the last node if p.prev has been
     * linked to self, which will only be true if traversing with a
     * stale pointer that is now off the list.
     */
    final Node<E> pred(Node<E> p) {
        Node<E> q = p.prev;
        return (p == q) ? last() : q;
    }

first/last

返回第一个结点,有可能是逻辑删除结点,last操作类似

    /**
     * Returns the first node, the unique node p for which:
     *     p.prev == null && p.next != p
     * The returned node may or may not be logically deleted.
     * Guarantees that head is set to the returned node.
     */
    Node<E> first() {
        restartFromHead:
        for (;;)
            for (Node<E> h = head, p = h, q;;) {
                // p的前驱和前驱的前驱都非空
                // 表示p结点之前有2个以上的活动结点
                if ((q = p.prev) != null &&
                    (q = (p = q).prev) != null)
                    // Check for head updates every other hop.
                    // If p == q, we are sure to follow head instead.
                    // 可能head已经被更新了则判断下更新h同时更新p
                    // 或者head还未更新则直接将p指向q
                    p = (h != (h = head)) ? h : q;
                // p的前驱为空或者前驱的前驱为空
                // p == h 表明p的前驱为空(第一个条件里判断),p就是第一个结点
                // p == h 不满足则p的前驱非空,前驱的前驱为空,则p的前驱为第一个结点,此时尝试更新head并返回第一个结点
                else if (p == h
                         // It is possible that p is PREV_TERMINATOR,
                         // but if so, the CAS is guaranteed to fail.
                         || casHead(h, p))
                    return p;
                // 第二个条件中尝试更新head失败,则说明其他线程更新了head,重新开始循环处理
                else
                    continue restartFromHead;
            }
    }

peekFirst/peekLast

通过first()/last()方法返回第一个或最后一个结点的值

    public E peekFirst() {
        for (Node<E> p = first(); p != null; p = succ(p)) {
            E item = p.item;
            if (item != null)
                return item;
        }
        return null;
    }

    public E peekLast() {
        for (Node<E> p = last(); p != null; p = pred(p)) {
            E item = p.item;
            if (item != null)
                return item;
        }
        return null;
    }

pollFirst/pollLast

removeFirst/removeLast同pollFirst/pollLast操作,最终调用unlink,可参考上面源码分析

    public E pollFirst() {
        for (Node<E> p = first(); p != null; p = succ(p)) {
            E item = p.item;
            if (item != null && p.casItem(item, null)) {
                unlink(p);
                return item;
            }
        }
        return null;
    }

    public E pollLast() {
        for (Node<E> p = last(); p != null; p = pred(p)) {
            E item = p.item;
            if (item != null && p.casItem(item, null)) {
                unlink(p);
                return item;
            }
        }
        return null;
    }

其他操作都是基于上面的方法进行实现的,就不再一一列举了,可自行参考源码理解

迭代器

迭代器和之前队列讲解的迭代器ConcurrentLinkedQueue类似,不过由于其双向链表的实现,迭代器可分为升序迭代器(Itr)和倒序迭代器(DescendingItr),通过AbstractItr封装公共操作方法,Itr和DescendingItr分别实现对应不同的方法,一个从头节点开始向后进行遍历,一个从尾节点向后进行遍历,这部分和之前讲解过的LinkedBlockingDeque是类似的

    public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }
    public Iterator<E> descendingIterator() {
        return new DescendingItr();
    }

主要区别方法在于两个,通过这两个方法来完成不同方向的遍历

    private class Itr extends AbstractItr {
        Node<E> startNode() { return first(); }
        Node<E> nextNode(Node<E> p) { return succ(p); }
    }

    /** Descending iterator */
    private class DescendingItr extends AbstractItr {
        Node<E> startNode() { return last(); }
        Node<E> nextNode(Node<E> p) { return pred(p); }
    }

抽象类AbstractItr涉及到的方法比较简单,用到了前面所讲解过的方法,可参考之前的分析

    private abstract class AbstractItr implements Iterator<E> {
        /**
         * Next node to return item for.
         */
        private Node<E> nextNode;

        /**
         * nextItem holds on to item fields because once we claim
         * that an element exists in hasNext(), we must return it in
         * the following next() call even if it was in the process of
         * being removed when hasNext() was called.
         */
        private E nextItem;

        /**
         * Node returned by most recent call to next. Needed by remove.
         * Reset to null if this element is deleted by a call to remove.
         */
        private Node<E> lastRet;

        abstract Node<E> startNode();
        abstract Node<E> nextNode(Node<E> p);

        AbstractItr() {
            advance();
        }

        /**
         * Sets nextNode and nextItem to next valid node, or to null
         * if no such.
         */
        private void advance() {
            lastRet = nextNode;

            Node<E> p = (nextNode == null) ? startNode() : nextNode(nextNode);
            for (;; p = nextNode(p)) {
                if (p == null) {
                    // p might be active end or TERMINATOR node; both are OK
                    nextNode = null;
                    nextItem = null;
                    break;
                }
                E item = p.item;
                if (item != null) {
                    nextNode = p;
                    nextItem = item;
                    break;
                }
            }
        }

        public boolean hasNext() {
            return nextItem != null;
        }

        public E next() {
            E item = nextItem;
            if (item == null) throw new NoSuchElementException();
            advance();
            return item;
        }

        public void remove() {
            Node<E> l = lastRet;
            if (l == null) throw new IllegalStateException();
            l.item = null;
            unlink(l);
            lastRet = null;
        }
    }

高性能队列-Disruptor

至此,队列部分已基本分析完毕,除了jdk本身的队列,还有一些比较有名的队列实现,比如Disruptor,可以参考美团的这篇文章进行一些深入了解,对于队列进行了一些底层的分析总结,比较有帮助

https://tech.meituan.com/2016...

总结

源码已经分析完毕,我们以pollFirst出队操作为例进行一个总结说明:

  • 通过first()获取到队列头部的第一个结点
  • 如果为活动结点(item非空),则将活动结点item置空,即执行logical deletion(逻辑删除)操作
  • 继续执行unlinking阶段
  • 继续执行gc-unlinking阶段

在unlinking阶段根据结点位置进行不同情况的处理:

1.如果出队的结点是队列的第一个结点p,则执行unlinkFirst,其过程如下:

  • 找到p之后的第一个有效结点,直到最后一个结点为止,p的后继结点指向这个找到的结点
  • skipDeletedPredecessors完成unlinking阶段,使队列的活动结点无法访问被删除的结点
  • 进行gc-unlinking阶段,通过updateHead、updateTail使被删除的结点无法从head/tail可达,最后让被删除结点后继指向自己,前驱指向终结结点

2.如果出队的结点是队列的最后一个结点p,则执行unlinkLast,其过程与第1种情况类似,只是方向不同

3.如果出队的结点时队列的中间位置,则执行unlink中的一个分支代码:

  • 先找到删除结点x的有效前驱和有效后继,统计中间已经处于逻辑删除的结点个数
  • 如果统计个数已经超过阈值个数或者是内部结点删除,有效前驱和后继互连,即活动结点不能访问逻辑删除结点了(unlinking阶段)
  • 有效前驱和后继是队头或队尾,尝试进行gc-unlink,通过updateHead、updateTail使被删除的结点无法从head/tail可达,最后让被删除结点指向自己或者执行终结结点

整体处理流程已经分析完毕,其他操作相对来说比较简单了,需要多理解

ConcurrentLinkedDeque是ConcurrentLinkedQueue的双端队列实现,在删除中涉及到了3个阶段,并且由于其无锁CAS操作和减少CAS次数的操作,导致其实现的复杂性,需要多写些例子理解下

以上内容如有问题欢迎指出,笔者验证后将及时修正,谢谢

阅读 201更新于 2019-12-08

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