RingBuffer 缓存如何写？

需求： 我们经常使用缓存， ringBuffer 缓存 便是常见的一种数据结构。 支持高并发。 那问题来了，我们如何写个不错的ringBuffer 出来呢？

写ringbuffer 之前需要理解下下面几个点：

前提： 1.  原子变量如何保证线程安全？ 比如 AtomicLong,  AtomicInteger，其原子性操作，such as:  updateAndGet(LongUnaryOperator updateFunction), 虽然updateFunction 是一个表达式，但是整个操作都是原子性质的。 具体如何保证，我也没详细研究。

         2.  尽量使用位移来操作, 加快速度， 比如 &, >>, << 等

          2. 伪共享，为什么会用到这个呢？  其实它跟CPU 缓存有关系，叫做 缓存行（cache line）。一般是64字节，需要8Long 整形的数据来填充。

缓存行 状态图 如下： 

好了，那么我们看看 ringBuffer 是什么样子的：

tail 指针：

表示Producer生产的最大序号(此序号从0开始，持续递增)。Tail不能超过Cursor，即生产者不能覆盖未消费的slot。当Tail已赶上cursor.

cursor指针：

表示Consumer消费到的最小序号(序号序列与Producer序列相同)。Cursor不能超过Tail，即不能消费未生产的slot。当Cursor已赶上tail。

那我们怎么实现这样的数据结构呢？

我们发现会有两个不同的线程（至少）， 一个是不断的put 缓存内容，一个是不断take 缓存内容。 如果我们缓存的内容是一个Long 整型的数。

其实这个ringBuffer它就是个数组，由于数组元素在内存中是连续分配的，可以利用CPU cache来提升性能， 但是就会带来上面所说的伪共享的问题。解决的方式就是cache line 补齐的方式。

第一：

定义二个long数组： slot[],存数据，flag[] 数组

定义两个指针:     tail 指针， cursor 指针， 都是原子long整型的。初始化都是-1L

put 操作：使用synchronized

1. 获取 tail 指针现在的value

2. 计算下一个 tail 执政的value 是多少

3. 将slots[] 赋上缓存的值，flags 做个 “can take flag”

4. tail 指针 加上一

第二：

take 缓存数据的 操作：

1. 获取cursor 指针现在的value

2. 和tail 只能value 比较，如果等于 tail 的value，表示 cursor 指针追赶到tail 指针，此时ringbuffer 是empty的。

3. 计算下一个slot[] 的index 是多少，获取值就可以了。

请记住 tail ， cursor是long 原子整型， 他们是无限增加的，但是 

第三：

cache line 补齐的方式：

，我们知道一条缓存行有 64 字节，而 Java 程序的对象头固定占 8 字节(32位系统)或 12 字节( 64 位系统默认开启压缩, 不开压缩为 16 字节)，所以我们只需要填 6 个无用的长整型补上6*8=48字节，让不同的 VolatileLong 对象处于不同的缓存行，就避免了伪共享( 64 位系统超过缓存行的 64 字节也无所谓，只要保证不同线程不操作同一缓存行就可以)。

可以继承 AtomicLong， 子类里面定义6个Long 整型的，就可以避免伪共享的问题。

RingBuffer 确实不好写，我觉得，而且里面的操作都是以位移为多数，不好弄。但是搞好，速度会很快的。自己水平不行，记录ringbuffer 大概操作过程，以后用的着。