大飞老师带你看线程（并发容器-SynchronousQueue）
本文作者：王一飞，叩丁狼高级讲师。原创文章，转载请注明出处。
接上一篇, 本篇讲SynchronousQueue队列非公平策略put与take操作
源码分析
2:非公平锁策略- put / take
public void put(E e) throws InterruptedException {
if (e == null) throw new NullPointerException();
if (transferer.transfer(e, false, 0) == null) {
Thread.interrupted();
throw new InterruptedException();
}
}
public E take() throws InterruptedException {
E e = transferer.transfer(null, false, 0);
if (e != null)
return e;
Thread.interrupted();
throw new InterruptedException();
}
put 跟 take 方法有都调用:
调用transfer 方法:
put : transferer.transfer(e, false, 0)
take: transferer.transfer(null, false, 0);
从前面内部结构看: SynchronousQueue 非公平策略底层实际上委托给TransferStack 栈实现, 而内部存储数据使用SNode 栈节点 来看下节点源码:
static final class SNode {
volatile SNode next; //下一个节点
volatile SNode match; //相匹配的节点
volatile Thread waiter; //线程挂起与唤醒控制: park /unpark
Object item; //节点内容
//模式控制变量
//非公平策略模式有3种:
//REQUEST:表示消费数据-take操作
//DATA:表示生产数据-put操作
//FULFILLING:介于上2个状态间
//多一个状态原因：TransferStack 配对操作原理是：每个线程配对时，都会先加入到栈顶中， 不管是take还是put，如果此时发现入栈的线程跟栈内线程可以配对，那么此时线程可以使用FULFILLING状态类标记：将要执行配对逻辑线程， 提示其他配对线程，配对时跳过这个节点，匹配其他的线程。
int mode;
//cas原子操作, 设置next节点
boolean casNext(SNode cmp, SNode val) {...}
//节点匹配，匹配成功，则unpark等待线程
boolean tryMatch(SNode s) {...}
//取消节点, 将节点内容设置为自己
void tryCancel() {...}
//判断是否操作结束
boolean isCancelled() {...}
}
此处研究的是公平锁策略, 所以, 此时的transfer变量执项的是: TransferStack 类的实例
E transfer(E e, boolean timed, long nanos) {
SNode s = null;
//根据transfer方法参数e判断当前操作模式
//有值DATA 反之为REQUEST
int mode = (e == null) ? REQUEST : DATA;
for (;;) {
SNode h = head; //初始时head为null
//第一次put或take h==null成立， 如果已经存在挂起线程，入栈， 不管take或put mode必须一致才可以进入，此分支是入栈分支，不会进行配对
if (h == null || h.mode == mode) {
if (timed && nanos <= 0) { //超时操作
//队列中有配对线程，但是配对线程被取消了
if (h != null && h.isCancelled())
casHead(h, h.next); //下移动栈顶节点，出栈
else
return null;
//满足并进入此分支， 创建新节点，当前线程入栈成为栈顶节点
} else if (casHead(h, s = snode(s, e, h, mode))) {
//一旦栈顶位置移动成功， 挂起当前线程，等待配对线程
SNode m = awaitFulfill(s, timed, nanos);
if (m == s) {
clean(s); //一旦配对成功， 对应的线程出栈（被清除）
return null;
}
if ((h = head) != null && h.next == s)
casHead(h, s.next);
return (E) ((mode == REQUEST) ? m.item : s.item); //返回结果
}
//出现mode不同操作时，那么就需要配对了，此时需要满足单前栈顶节点不是正在配对节点， 所以做了排除其他也企图对栈顶节点配对的竞争线程操作
} else if (!isFulfilling(h.mode)) {
if (h.isCancelled()) //检查，如果栈顶节点配其他线程配对成功，栈顶节点下移
casHead(h, h.next);
//如果没有竞争线程， 线程入栈成为栈顶节点， 同时加正在配对状态
else if (casHead(h, s=snode(s, e, h, FULFILLING|mode))) {
for (;;) {
//获取目标配对的节点
SNode m = s.next;
//如果目标配对节点为null， 则表示目标配对节点被其他线程抢走了，
if (m == null) {
casHead(s, null); //从新移动栈顶节点为null
s = null; //配对失败， 跳出循环， 从新循环判断
break;
}
//如果不为null， 获取目标配对节点下一个节点
SNode mn = m.next;
if (m.tryMatch(s)) { //尝试配对
casHead(s, mn); //配对成功，移动栈顶节点到mn， 同时配对的2个节点同时出栈， 返回结果
return (E) ((mode == REQUEST) ? m.item : s.item);
} else
//如果配对失败，寻找原目标节点下一个节点，重新循环配对
s.casNext(m, mn);
}
}
} else { //进入这个分支，表示目标配对的节点是一个正在配对的节点
//直接跳过，配对下一个节点 ， 接下逻辑跟上面配对一样
SNode m = h.next;
if (m == null)
casHead(h, null);
else {
SNode mn = m.next;
if (m.tryMatch(h))
casHead(h, mn);
else
h.casNext(m, mn);
}
}
}
}
非公平策略操作流程图：
添加元素
获取元素
这里需要说明， 如果元素过多，并发时，配对的线程具体要配对谁，那么就随机啦，无法按照图中理想的配对顺序。这也是为什么说是非公平策略啦。
总结：
结合代码： transferer执行流程可归纳为以下:
1: transferer调用transfer方法实现SynchronousQueue 公平队列的take跟put操作
2:不管是take或者put 线程只要跟栈顶节点模式一样，都要入栈，然后通过自旋方式寻找匹配，找不到配对挂起。如果时间消耗完毕，或者被取消，直接出列。
3:如果找到配对的节点，将当前线程打上FULFILLING标记，尝试配对。如果是此时有竞争配对线程，检查到该节点有FULFILLING标记，直接跳过，寻找下一个配对节点。
4:如果配对成功， 弹出当前配对成功2个节点。如果配对失败，从头循环。
想获取更多技术干货，请前往叩丁狼官网：http://www.wolfcode.cn/all_article.html
