链表的无锁操作 (JAVA)

看了下网上关于链表的无锁操作,写的不清楚,遂自己整理一部分,主要使用concurrent并发包的CAS操作。

1. 链表尾部插入

待插入的节点为:cur

尾节点:pred

基本插入方法:

do{

  pred = find_tail();              //重新找尾节点

}(! pred.next.compareAndSet(NULL, cur))  //pred.next 是否为NULL,是则将其指向cur,不是则有新的节点插入

这种插入方法是不带标记的,如果不涉及链表删除这个方法是可行的。

但是如果有删除操作,pred节点可能会被删除,所以我们需要再加入一个标记位判断pred是否被删除(false 未删除)

do{

  pred = find_tail();              

}(! pred.next.compareAndSet(NULL, cur, false, false));  //检查pred.next是被否标记为false,并标记为false

因为我们插入是对pred.next进行CAS操作,所以虽然要判断pred是否被删除,我们却只能看它的next域的标记,所以在删除的时候要和这里配合置next位为true让本次添加不成功

注意这里的next的置位与否不是next节点的,是pred本身的,因为只能从pred自己看到是否被删除,所以节点的数据结构不包含flag,节点的next域包含flag,这种结构具体参考AtomicMarkableReference

这里如果先判断pred是否为false是不行的,所有操作必须在CAS中完成,因为判断的一瞬间是OK的但是不代表执行CAS的时候也是OK的

(TIP:因为是队尾,next域是NULL,但是仍然含有标记位,每个新node尾节点添加的时候都是node.next = new AtomicMarkableReference<Node>(null,false))

 

2. 链表删除节点

待删除的节点为:cur

do{

  succ = cur.next;        //重新找next节点

  if (cur.next == true) break;   //有线程已经将其逻辑删除

  pred = pred(cur);       //找pred节点

  flag1 = cur.next.compareAndSet(succ, succ, false, true);  //第一个CAS将cur.next置为true,防止添加操作和重复删除操作

  if (! flag1) continue;

  flag2 = pred.next.compareAndSet(cur, succ, false, false);  //第二个CAS将pred.next指向succ,并将succ的为置为false

  if(! flag2) continue;

}(0);

这里两次CAS操作,第一次置位,也就是所谓的逻辑删除,和添加节点相呼应,这里标记完了之后在第二个CAS执行前,往本节点之后的添加都不成功

本次CAS失败说明有其它线程的删除操作或CAS之前有往cur的next有添加操作(succ改变),返回再次尝试

第二次则将原来指向cur的pred.next指向succ,进行物理删除,这里succ已经不能改变了,因为第一次CAS成功之后next置位其他线程既不能添加也不能删除

但是pred可以被删除,pred被删除之后导致pred.next置位,这次CAS失败。

这里第二次CAS操作可能其他地方也有相同的代码,如果本线程在第一次CAS调用完后阻塞,可以让其他线程看到这个标记后帮忙进行节点删除和清置位,这也是wait free的设计的核心思想

 

3. 链表某节点插入

实现原理相同,不多赘述,一定要注意和删除的判断过程是保证自洽的。

 

    原文作者:java锁
    原文地址: https://www.cnblogs.com/jkserge/p/8955783.html
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