java – 这是(无锁)队列实现线程安全吗?

我试图在Java中创建一个无锁队列的实现,主要用于个人学习.队列应该是一个通用的队列,允许任意数量的读者和/或作者同时进行.

你能否回顾一下,并提出任何改进/问题你找到?

谢谢.

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

public class LockFreeQueue<T> {
    private static class Node<E> {
        E value;
        volatile Node<E> next;

        Node(E value) {
            this.value = value;
        }
    }

    private AtomicReference<Node<T>> head, tail;

    public LockFreeQueue() {
        // have both head and tail point to a dummy node
        Node<T> dummyNode = new Node<T>(null);
        head = new AtomicReference<Node<T>>(dummyNode);
        tail = new AtomicReference<Node<T>>(dummyNode);
    }

    /**
     * Puts an object at the end of the queue.
     */
    public void putObject(T value) {
        Node<T> newNode = new Node<T>(value);
        Node<T> prevTailNode = tail.getAndSet(newNode);
        prevTailNode.next = newNode;
    }

    /**
     * Gets an object from the beginning of the queue. The object is removed
     * from the queue. If there are no objects in the queue, returns null.
     */
    public T getObject() {
        Node<T> headNode, valueNode;

        // move head node to the next node using atomic semantics
        // as long as next node is not null
        do {
            headNode = head.get();
            valueNode = headNode.next;
            // try until the whole loop executes pseudo-atomically
            // (i.e. unaffected by modifications done by other threads)
        } while (valueNode != null && !head.compareAndSet(headNode, valueNode));

        T value = (valueNode != null ? valueNode.value : null);

        // release the value pointed to by head, keeping the head node dummy
        if (valueNode != null)
            valueNode.value = null;

        return value;
}
最佳答案
代码不是线程安全的.考虑putObject(…):

public void putObject(T value) {
    Node<T> newNode = new Node<T>(value);
    Node<T> prevTailNode = tail.getAndSet(newNode);
    prevTailNode.next = newNode;
}

第二个语句在前一个节点的下一个指针设置之前添加新节点.这只发生在第三个声明中.因此,有一个窗口,其中下一个是null;即比赛条件.

即使你固定下来,还有一个比较阴险的问题.读取Node对象的下一个字段的线程不一定会看到第二个线程刚刚写入的值.这是Java内存模型的结果.在这种情况下,确保以下读取始终看到较早的书面值的方法是:

>声明为volatile,或
>在相同对象上的原始互斥体中进行读写操作.

编辑:在更详细地阅读getObject()和putObject()的代码时,我可以看到没有什么强制下一个的非空值在putObject中被刷新到内存,没有任何强制getObject从主内存中读取.所以getObject代码可以看到下一个错误的值,导致它在队列中真的有一个元素时返回null.

转载注明原文:java – 这是(无锁)队列实现线程安全吗? - 代码日志