ConcurrentLinkedQueue队列的秘诀就在于大量使用了无锁CAS操作。
现成的Disruptor框架实现CAS进行编程。
无锁的缓存框架:Disruptor
它使用无锁的方式实现了一个环形队列,非常适合实现生产者-消费者模式,
比如事件和消息的发布。如果队列是环形的,则只需要对外提供一个当前位置cursor,
利用这个指针即可用进入队操作,也可用进行出队操作。
由于环形队列的缘故,队列的总大小必须事先指定,不能动态扩展。
为了能够快速从一个序列对于到数组的实际位置,每次有元素入队,序列就加1.
Disruptor框架要求我们必须将数组的大小设置为2的整数次方。这样通过sequence&(queueSize-1)
就能立即定位到实际的元素位置index,这比取余%操作快得多。
如果搭建不理解上面的sequence&(queueSize-1),那么我在这里再简单说明一下。
如果queueSize是2的整数次幂。则这个数字的二进制表示必然是10、100、1000、10000等形式。
果一个数字是2的整数次幂,其二进制表示的确是形如10、100、1000、10000等的形式。
这是因为2的整数次幂在二进制中只有一个比特位为1,其余都为0。例如:
2^1 = 2,二进制表示为10
2^2 = 4,二进制表示为100
2^3 = 8,二进制表示为1000
2^4 = 16,二进制表示为10000
这种规律一直持续下去。这样的性质在计算机科学和计算机工程中经常会被利用,
特别是在处理队列(Queue)等数据结构的大小时。
Disruptor框架
生产者需要一个 RingBuffer的引用,也就是环形缓冲区。
它有一个重要的方法pushData()将产生的数据推入缓冲区。
方法pushData()接收一个ByteBuffer对象。在ByteBuffer对象中
可用用来包装任何数据类型。这里用来存储long整数,
pushData()方法的功能就是将传入的ByteBuffer对象中的数据提取出来,
并转载到环形缓冲区中。
只有发布后的数据才会真正被消费者看见。
public class Consumer implements WorkHandler<PCData> {
@Override
public void onEvent(PCData event) throws Exception{
System.out.println(Thread.currentThread().getId()+":Event: --"
+ event.get() * event.get() +"--");
}
}
public class PCData {
private long value;
public void set(long value){
this.value = value;
}
public long get(){
return value;
}
}
public class PCDataFactory implements EventFactory<PCData> {
public PCData newInstance(){
return new PCData();
}
}
public class Producer {
private final RingBuffer<PCData> ringBuffer;
public Producer(RingBuffer<PCData> ringBuffer){
this.ringBuffer = ringBuffer;
}
public void pushData(ByteBuffer bb){
long sequence = ringBuffer.next();
try{
PCData event = ringBuffer.get(sequence);
event.set(bb.getLong(0));
}
finally {
ringBuffer.publish(sequence);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Executor executors = Executors.newCachedThreadPool();
PCDataFactory factory = new PCDataFactory();
int bufferSize = 1024;
Disruptor<PCData> disruptor = new Disruptor<PCData>((EventFactory<PCData>) factory,
bufferSize,
(Executor) executors,
ProducerType.MULTI,
new BlockingWaitStrategy()
);
disruptor.handleEventsWithWorkerPool(
new Consumer(),
new Consumer(),
new Consumer(),
new Consumer());
disruptor.start();
RingBuffer<PCData> ringBuffer = disruptor.getRingBuffer();
Producer producer = new Producer(ringBuffer);
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(8);
for(long l = 0;true;l++){
bb.putLong(0,l);
producer.pushData(bb);
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
System.out.println("add data "+ l);
}
}
main
函数是一个无限循环,因为它包含了一个 for
循环,其中的条件是 true
。因此,这个 main
函数会一直执行下去,直到程序被手动中断或出现异常导致程序终止。
在循环中,你不断地向 RingBuffer
中发布数据,由 Producer
类的 pushData
方法完成。同时,RingBuffer
中的数据会被多个消费者(Consumer
类)并发地处理。
你在循环中使用了 Thread.sleep(100)
,这会导致每次循环执行后线程暂停 100 毫秒。因此,每次数据被发布后,你会看到 "add data" 的输出,并且在消费者的 onEvent
方法中会输出相应的信息。
由于这是一个生产者-消费者模型,生产者生产数据,消费者处理数据,程序在生产和消费之间持续运行。
如果你希望在某个条件下结束程序,你需要在循环中添加相应的退出条件,并在满足条件时使用 break
语句跳出循环。否则,这个程序将一直执行下去。