长安链源码学习-- 交易池（四）

上一节已经对交易池的执行逻辑、数据结构等进行分析，本节将对txQueue和commonBatchPool进行分析。

1. txQueue

   txQueue的数据结构为无锁并发队列，在文件annular_lockfree_queue.go中，看名字也可以看出其为循环无锁队列。实现思路如下：
1）定义存储数组，以及写入游标、读取游标，假设capacity = 6，读取游标readerIdx、写入游标writerIdx。

queue初始化.png

readerIdx、writerIdx 会无限增加，每一个存储单元由val、rIdx、wIdx构成，val表示该存储单元中的具体元素信息，rIdx表示当前存储单元上次被读取的index值、wIdx表示当前存储单元上次被写入的index值。

2）假设情况一：插入数据、立马读取。

• 插入数据
  插入数据writeIdx 原子加1，wIdx表示当前存储单元最近一次被写入的index值，wIdx = writerIdx，该单元未发生任何读取，所以rIdx不变。

  
  
  插入数据.png

• 读取数据
  当执行Poll方法时，readerIdx < writerIdx 表示还有元素在数组中，可以进行读取元素。读取后该elem中数据信息如下：

  
  
  读取数据.png

3）大量写入但并未读取
   由于该设计为循环队列，当写完第6个元素，会取模重新从第1个元素写入。当写入到第2个元素时，系统会检测两个条件：1）如果第2个elem记录的rIdx 与 wIdx不相等，认为上次写入的元素还没有被消费。2）如果writerIdx != wIdx + capacity，表示写错单元数据。这两种情况都不允许写入成功，这里处理方式为等待。

写入队列满.png

4）大量读取但未写入
   与步骤3同理，就不进行过多介绍。

思考：
   无锁队列的存在，是希望交易的保存及读取是顺序且快速的。步骤3里提到写入不成功进行等待，等待的实现方式是调用Gosched，Gosched是go语言协程调度方式，将当前G放入可运行队列，让其他可运行的G放入M执行。可以简单理解为执行sleep，将CPU让出给其他协程调用。思考如果当前goroutine数量较多，下次调度到该协程的时间较长；如果当前goroutine数量较少，则在短时间内多次调度，但由于对应的queue数据未准备好，会重新执行Gosched。
   可能很多同学会想，可否利用channel机制，当有数据Push后，通知到Pull可以获取数据；当执行Pull后，通知到Push可以继续写入数据？
   答：channel的实现机制为调用gopark方法暂停当前协程，并传入唤醒方法，当指定唤醒方法匹配后将暂停的G重新放入可运行队列，P再根据调度算法重新进行调度，也会导致处理事件不及时。
   目前长安链的做法好处：增加txQueue的读写速度，坏处：带来额外的协程调度工作量。另外，笔者确实也没有想好什么好方法，go1.14版本以前，可以使用无限for循环且没有函数调用来霸占goroutine，但go1.14版本及以后有抢占式调度，系统层面可以直接将运行的G替换。

2. commonBatchPool

   commonBatchPool的数据结构为有序map，在文件sorted_map.go中。这里以key为String类型构造有序map为例，实现思路如下：
1）通过sync.map保存原始信息。
2）通过keys将sync.map的所有key值进行保存，keys是切片类型，可有序存储。

这里的逻辑复杂度不高，思路也比较好理解。

type StringKeySortedMap struct {
    keysLock   sync.RWMutex
    keys       []string
    m          sync.Map
    needResort uint32
}

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