如何实现一个支持并发的无锁队列实现

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-08-17 08:24 标签： 无锁队列实现原理
经常看到关于无锁队列的在多线程中应用，这种队列既然无锁，那么如何能保证线程的同步安全问题呢？它的实现机制是什么？对它的应用有什么特定的要求吗？
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在网上google到了一篇文章，讲的是在java下的实现，可以参考下。
无锁队列本质上还是有锁，只不过锁的粒度很小，通常是一个标志。一般通过CAS（compare&set）和TAS（test&set）等原子操作结合忙等待实现的。既然是忙等待那么适用于共享资源不会被长时间占据的情况。
我知道的就是设置一个标志，当这个标志为true时可以访问这个资源，false时不可访问，每次访问之前判断下
无锁的前题就是读与写不在同一个元素上，如果说同一个元素那还是有锁的。只要谈到并发离不开锁。
java.util.concurrent 这个包下有些应用于并发处理的collection类。无锁指的是没有用java的对象锁吧，java的并发集合类的实现原理基于将赋值操作放到更小粒度的操作中，由jvm提供一个原子操作（CAS, compare and swap，compare操作是原子的）实现，简单说就是赋值后检查是否赋值成功（变量在此期间有没有被并发修改），赋值成功则返回，否则继续尝试赋值直到成功。java并发编程实践 这书里有详细介绍。关于 CAS：http://publib.boulder.ibm.com/infocenter/iseries/v5r3/index.jsp?topic=%2Frzahw%2Frzahwrzahwcascasco.htm
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　　队列在计算机中非常重要的一种数据结构，尤其在操作系统中。队列典型的特征是先进先出（FIFO），符合流水线业务流程。在进程间通信、网络通信之间经常采用队列做缓存，缓解数据处理压力。结合自己在工作中遇到的队列问题，总结一下对不同场景下的队列实现。根据操作队列的场景分为：单生产者——单消费者、多生产者——单消费者、单生产者——多消费者、多生产者——多消费者四大模型。其实后面三种的队列，可以归纳为一种多对多。根据队列中数据分为：队列中的数据是定长的、队列中的数据是变长的。
2、队列操作模型
（1）单生产者——单消费者
（2）多生产者——单消费者
（3）单生产者——多消费者
（4）多生产者——多消费者
3、队列数据定长与变长
（1）队列数据定长
（2）队列数据变长
4、并发无锁处理
（1）单生产者——单消费者模型
　　此种场景不需要加锁，定长的可以通过读指针和写指针进行控制队列操作，变长的通过读指针、写指针、结束指针控制操作。具体实现可以参考linux内核提供的kfifo的实现。可以参考：
（2）（一）多对多（一）模型
　　正常逻辑操作是要对队列操作进行加锁处理。加锁的性能开销较大，一般采用无锁实现。无锁实现原理是CAS、FAA等机制。定长的可以参考：
变长的可以参考intel dpdk提供的rte_ring的实现。
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