20171204_ConcurrentLinkedList源码的一些问题

今天在看ConcurrentLinkedList的1.8源码，结合网上的一些博客，发现有一些地方有坑，不是太好理解，就写下来总结一下吧。
首先，ConcurrentLinkedList是一个并发容器，它的并发性是通过CAS来实现的，这是实现非阻塞并发算法的基础。然后，head/tail 并非总是指向队列的头 / 尾节点，也就是说允许队列处于不一致状态，这个特性把入队 / 出队时，原本需要一起原子化执行的两个步骤分离开来，从而缩小了入队 / 出队时需要原子化更新值的范围到唯一变量，这是非阻塞算法得以实现的关键。另外，下面的两点，很重要，这是理解算法的关键：

head的不变性和可变性条件

不变性：

1. 所有未删除节点，都能从head通过调用succ()方法遍历可达。

2. head不能为null。

3. head节点的next域不能引用到自身。

可变性：

1. head节点的item域可能为null，也可能不为null。

2. 允许tail滞后（lag behind）于head，也就是说：从head开始遍历队列，不一定能到达tail。

tail的不变性和可变性条件

不变性：

1. 通过tail调用succ()方法，最后节点总是可达的。

2. tail不能为null。

可变性：

1. tail节点的item域可能为null，也可能不为 null。

2. 允许tail滞后于head，也就是说：从head开始遍历队列，不一定能到达tail。

3. tail节点的next域可以引用到自身。

下面来看入队操作：

public boolean offer(E e) {     checkNotNull(e);     final Node<E> newNode = new Node<E>(e);     for (Node<E> t = tail, p = t;;)        {         Node<E> q = p.next;         if (q == null)                      {             if (p.casNext(null, newNode))              {                     if (p != t)        //1                     casTail(t, newNode);                    return true;             }         }         else if (p == q)   //2             p = (t != (t = tail)) ? t : head;          else   //3             p = (p != t && t != (t = tail)) ? t : q;     } }

在这我捡几个疑惑说：
1. if (p != t) 在单线程中是不需要考虑这个问题的，这个if判断一直为假。那么，在多线程中，这个判断什么时候为真呢？答案是在下面的else if，p可能会赋值为head，是不是会感到奇怪，在2中我会解释。p != t，说明此时tail没有更新，我们用casTail方法进行更新。在这里，casTail即使失败也没有关系，因为这说明有其他线程对tail更新了。
2. if (p == q) 什么情况下会出现，上面我们在tail的可变性上说了，tail.next可以指向自己，这表明tail现在所在指向的结点已被删除(从head遍历无法到达tail)，那么就要从head开始遍历到所有的未删除结点。这就是我们要将p赋值为head的原因。
3. 剩下这种情况就是tail不是指向最后一个节点的时候，此时我们将p更新为q。

再来看出队操作：

public E poll(){      restartFromHead:      for (;;)       {          for (Node<E> h = head, p = h, q;;)           {              E item = p.item;              if (item != null && p.casItem(item, null))                  {                  if (p != h)       //1                      updateHead(h, ((q = p.next) != null) ? q : p);                  return item;              }              else if ((q = p.next) == null) //2              {                  updateHead(h, p);                  return null;              }              else if (p == q)  //3                  continue restartFromHead;              else  //4                  p = q;          }      }  }

看明白上面offer的几个疑点，相信这就不难解释了
1. 这和offer的1很相似，这时我们更新head节点。
2. head的item为null，而它next节点为null的时候，将head指向p这个伪节点，返回null。
3. p == q这个条件有点奇怪，应该是在4时候将q赋值给p，循环后另一个线程将q这个节点给删掉了，此时进入3
4. 在结点出队失败后可以保证下次尝试出队时p不为空(之前q = p.next ！= null才有可能跳到这一步)