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说说ConcurrentLinkedQueue的HOPS(延迟更新的策略)的设计?

ConcurrentLinkedQueue 中的 HOPS(H-Appended-Queries)是指一种延迟更新的策略,用于在高并发场景中优化对队列的操作。这一策略的目的在于提高性能,减少线程之间的冲突,从而提高整体系统的吞吐量。

1. HOPS 的定义

HOPS 策略是一种设计思想,主要用于在遍历和操作队列时,减少必须改动的节点数,并允许多个线程安全地执行操作。在 ConcurrentLinkedQueue 中,HOPS 体现为通过非阻塞的方法处理队列中的元素,从而避免在高并发环境下出现锁争用的情况。

2. 设计原理

延迟更新
  • ConcurrentLinkedQueue 中,当线程尝试从队列中移除元素时,操作并不立即修改节点的引用,而是试图在遍历中延迟更新。这种方式减少了对共享节点的直接干预,从而减少了竞争。
持有某个版本的节点
  • 每个线程在工作过程中,可能会持有指向某个版本的节点。在操作时,如果发现需要修改的节点被其他线程修改,则不会立即撤销自己的操作,而是继续使用之前版本的数据来保证操作的顺序和一致性。
优先级队列的检查
  • 当线程在出队或遍历队列时,如果节点的链条中存在多个操作,可以先尝试检查链尾节点是否满足条件,再进行操作。

  • 允许某些操作(如遍历)在数据可能发生变化的临界区域内发生,从而最大限度地利用现有数据并减少对数据结构的修改。

3. 优点与实际效果

  • 提高性能:通过延迟更新,可以减少对节点的直接竞争,允许多个线程同时操作队列,提高了系统的处理能力。
  • 降低阻塞:在高并发环境下,避免使用传统的加锁机制,减少了线程阻塞的概率,从而提升了响应速度。
  • 逐步一致性:在某些情况下,HOPS 允许暂时的不一致性,比如在遍历期间,其他线程的插入和删除可能会影响当前操作的视图。这种设计允许实现弱一致性,但在许多实际应用中,性能优势远远超过了不一致性带来的风险。

4. 总结

HOPS 策略在 ConcurrentLinkedQueue 的设计中起到了重要的作用,通过延迟更新、非阻塞设计等方式,极大地提升了队列的并发性能。这种设计使 ConcurrentLinkedQueue 特别适合于读多写少的场景,如消息队列、任务调度等应用。

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http://www.kler.cn/news/359112.html

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