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- java - 使用网络类获取 url 地址
- ios - 推送通知中不播放声音
我一直在研究用 Java 实现无锁堆栈的简单方法。
编辑:请参阅下面的固定/工作版本
您发现此实现有任何问题吗?
本地语言中的类似实现似乎受到 the ABA problem 的影响,但我不确定这是否是个问题;显然没有直接在 Java 中完成指针处理,并且考虑到我所关心的是弹出和推送的堆栈末尾,我不明白堆栈的任何非尾元素中的任何更改“丢失”如何会导致问题.
public class LockFreeStack<T extends LockFreeStack.StackItem<T>>
{
public abstract static class StackItem<SELF extends StackItem<SELF>>
{
volatile SELF next;
// .. data ..
}
final AtomicReference<T> top = new AtomicReference<T>(null);
public void push(T item)
{
T localTop;
do {
localTop = top.get();
item.next = localTop;
} while(!top.compareAndSet(localTop, item));
}
public T pop()
{
T localTop;
do {
localTop = top.get();
} while(localTop != null && !top.compareAndSet(localTop, localTop.next));
return localTop;
}
}
但是,这是我不明白的。我写了一个启动几个线程的简单测试;每个都从预先存在的 LockFreeStack 弹出项目,然后(稍后,从弹出它的同一个线程)将它们推回。在它弹出后,我增加了一个原子计数器,在推回它之前,我减少了它。所以我总是希望计数器为 0(在递减之后/在推回堆栈之前)或 1(在弹出和递增之后)。
但是,事实并非如此......
public class QueueTest {
static class TestStackItem extends LockFreeStack.StackItem<TestStackItem>
{
final AtomicInteger usageCount = new AtomicInteger(0);
public void inc() throws Exception
{
int c = usageCount.incrementAndGet();
if(c != 1)
throw new Exception(String.format("Usage count is %d; expected %d", c, 1));
}
public void dec() throws Exception
{
int c = usageCount.decrementAndGet();
if(c != 0)
throw new Exception(String.format("Usage count is %d; expected %d", c, 0));
}
}
public final LockFreeStack<TestStackItem> testStack = new LockFreeStack<TestStackItem>();
public void test()
{
final int NUM_THREADS = 4;
for(int i = 0; i < 10; i++)
{
TestStackItem item = new TestStackItem();
testStack.push(item);
}
Thread[] threads = new Thread[NUM_THREADS];
for(int i = 0; i < NUM_THREADS; i++)
{
threads[i] = new Thread(new TestRunner());
threads[i].setDaemon(true);
threads[i].setName("Thread"+i);
threads[i].start();
}
while(true)
{
Thread.yield();
}
}
class TestRunner implements Runnable
{
@Override
public void run() {
try {
boolean pop = false;
TestStackItem lastItem = null;
while (true) {
pop = !pop;
if (pop) {
TestStackItem item = testStack.pop();
item.inc();
lastItem = item;
} else {
lastItem.dec();
testStack.push(lastItem);
lastItem = null;
}
}
} catch (Exception ex)
{
System.out.println("exception: " + ex.toString());
}
}
}
}
抛出不确定的异常,例如
exception: java.lang.Exception: Usage count is 1; expected 0
exception: java.lang.Exception: Usage count is 2; expected 1
或来自另一次运行
exception: java.lang.Exception: Usage count is 2; expected 0
exception: java.lang.Exception: Usage count is 3; expected 1
exception: java.lang.Exception: Usage count is 3; expected 1
exception: java.lang.Exception: Usage count is 2; expected 1
所以一定是这里发生了类似竞争条件的问题。
这里有什么问题 - 这确实与 ABA 相关(如果是,究竟是如何相关的?)还是我遗漏了其他任何东西?
谢谢!
注意:这可行,但它似乎不是一个很好的解决方案。它既不是无垃圾的(StampedAtomicReference 在内部创建对象),也不是无锁的好处似乎真的得到返回;在我的基准测试中,这在单线程环境中并没有真正更快,并且在同时测试 6 个线程时,它明显落后于仅在 push/pop 函数周围加锁
根据下面建议的解决方案,这确实是一个 ABA 问题,这个小改动将解决这个问题:
public class LockFreeStack<T extends LockFreeStack.StackItem<T>>
{
public abstract static class StackItem<SELF extends StackItem<SELF>>
{
volatile SELF next;
// .. data ..
}
private final AtomicStampedReference<T> top = new AtomicStampedReference<T>(null, 0);
public void push(T item)
{
int[] stampHolder = new int[1];
T localTop;
do {
localTop = top.get(stampHolder);
item.next = localTop;
} while(!top.compareAndSet(localTop, item, stampHolder[0], stampHolder[0]+1));
}
public T pop()
{
T localTop;
int[] stampHolder = new int[1];
do {
localTop = top.get(stampHolder);
} while(localTop != null && !top.compareAndSet(localTop, localTop.next, stampHolder[0], stampHolder[0]+1));
return localTop;
}
}
最佳答案
在你的测试中你真的不需要这个带有“if condition”和“lastItem”的奇怪循环,你可以通过简单地弹出和推送相同的节点来重现这个错误。
要解决上述问题,您可以在将其插入堆栈时创建新的 TestStackItem(并将现有计数器传递给新创建的节点),或者您可以使用 AtomicStampedReference 查看节点是否已被修改。
关于java - 无锁并发栈实现,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/53224342/
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