Netty源码分析---MpscLinkedQueue

Netty源码分析—MpscLinkedQueue

 MpscLinkedQueue是netty自己实现的线程安全的队列，与JDK通过锁实现的LinkedBlockingQueue不同，MpscLinkedQueue是一种针对Netty中NIO任务设计的一种队列，允许有多个生产者，只有一个消费者的队列。MpscLinkedQueue源码注释如下：

1. 一个无锁的支持单消费者多生产者的并发队列；

2. 允许多个生产者同时进行以下操作：offer(Object)，add(Object)，addAll(Collection)；

3. 只允许一个消费者进行以下操作：poll()，remove()，remove(Object)，clear()；

4. 以下方法不支持：remove(Object o)，removeAll(Collection)，retainAll(Collection)；

生产者生产数据

 多个生产者生产数据元素的方法如下：

public boolean add(E e) {
        if (offer(e)) {
            return true;
        }
        throw new IllegalStateException("queue full");
    }
public boolean offer(E value) {
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException("value");
        }
		
		// 如果传入的是node则直接使用，否则实例化一个newTail
        final MpscLinkedQueueNode newTail;
        if (value instanceof MpscLinkedQueueNode) {
            newTail = (MpscLinkedQueueNode) value;
            newTail.setNext(null);
        } else {
            newTail = new DefaultNode(value);
        }

        MpscLinkedQueueNode oldTail = replaceTail(newTail);
        oldTail.setNext(newTail);
        return true;
    }

private MpscLinkedQueueNode replaceTail(MpscLinkedQueueNode node) {
        return getAndSet(node);
    }
 
 //采用原子更新的方式来添加节点
public final V getAndSet(V newValue) {
        return (V)unsafe.getAndSetObject(this, valueOffset, newValue);
    }

消费者消费数据

 单个消费者消费数据的方法如下

  public E poll() {
       //获取链表中的第一个元素
        final MpscLinkedQueueNode next = peekNode();
        if (next == null) {
            return null;
        }

        // 下一个节点变成新的头结点
        MpscLinkedQueueNode oldHead = headRef.get();
        // 直接将此次获取到的数据修改成头结点
        headRef.lazySet(next);

        // 将原头结点的next置为null，去除oldHead与新头结点之间的关联
        oldHead.setNext(null);
        
        // 获取节点中的数据，并将value置为null，去除节点与数据直接的关联
        return next.clearMaybe();
    }

  //获取链表中的第一个元素
  private MpscLinkedQueueNode peekNode() {
        for (;;) {
            final MpscLinkedQueueNode head = headRef.get();
            final MpscLinkedQueueNode next = head.next();
           
            // 当头结点与尾节点不同时，说明肯定已经有数据插入了；
            if (next != null) {
                return next;
            }
           
            // 头结点与尾节点相同，说明还在初始化状态，直接返回null
            if (head == getTail()) {
                return null;
            }
        }
    }

总结

 MpscLinkedQueue通过使用链表存储数据以及巧妙的CAS操作，实现单消费者多生产者队列，代码简洁高效，适合netty中的无锁化串行设计。