Mega Code Archive

 
Categories / Java / Collections Data Structure
 

An unbounded {@link TransferQueue} based on linked nodes

/*  * Written by Doug Lea with assistance from members of JCP JSR-166  * Expert Group and released to the public domain, as explained at  * http://creativecommons.org/licenses/publicdomain  */ //package xbird.util.concurrent.jsr166; import java.util.AbstractQueue; import java.util.Collection; import java.util.ConcurrentModificationException; import java.util.Iterator; import java.util.NoSuchElementException; import java.util.Random; import java.util.concurrent.BlockingQueue; import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.locks.LockSupport; /**  * An unbounded {@link TransferQueue} based on linked nodes.  * This queue orders elements FIFO (first-in-first-out) with respect  * to any given producer.  The <em>head</em> of the queue is that  * element that has been on the queue the longest time for some  * producer.  The <em>tail</em> of the queue is that element that has  * been on the queue the shortest time for some producer.  *  * <p>Beware that, unlike in most collections, the {@code size}  * method is <em>NOT</em> a constant-time operation. Because of the  * asynchronous nature of these queues, determining the current number  * of elements requires a traversal of the elements.  *  * <p>This class and its iterator implement all of the  * <em>optional</em> methods of the {@link Collection} and {@link  * Iterator} interfaces.  *  * <p>Memory consistency effects: As with other concurrent  * collections, actions in a thread prior to placing an object into a  * {@code LinkedTransferQueue}  * <a href="package-summary.html#MemoryVisibility"><i>happen-before</i></a>  * actions subsequent to the access or removal of that element from  * the {@code LinkedTransferQueue} in another thread.  *  * <p>This class is a member of the  * <a href="{@docRoot}/../technotes/guides/collections/index.html">  * Java Collections Framework</a>.  *  * @since 1.7  * @author Doug Lea  * @param <E> the type of elements held in this collection  * @version 1.71  */ public class LinkedTransferQueue<E> extends AbstractQueue<E>         implements TransferQueue<E>, java.io.Serializable {     private static final long serialVersionUID = -3223113410248163686L;     /*      * *** Overview of Dual Queues with Slack ***      *      * Dual Queues, introduced by Scherer and Scott      * (http://www.cs.rice.edu/~wns1/papers/2004-DISC-DDS.pdf) are      * (linked) queues in which nodes may represent either data or      * requests.  When a thread tries to enqueue a data node, but      * encounters a request node, it instead "matches" and removes it;      * and vice versa for enqueuing requests. Blocking Dual Queues      * arrange that threads enqueuing unmatched requests block until      * other threads provide the match. Dual Synchronous Queues (see      * Scherer, Lea, & Scott      * http://www.cs.rochester.edu/u/scott/papers/2009_Scherer_CACM_SSQ.pdf)      * additionally arrange that threads enqueuing unmatched data also      * block.  Dual Transfer Queues support all of these modes, as      * dictated by callers.      *      * A FIFO dual queue may be implemented using a variation of the      * Michael & Scott (M&S) lock-free queue algorithm      * (http://www.cs.rochester.edu/u/scott/papers/1996_PODC_queues.pdf).      * It maintains two pointer fields, "head", pointing to a      * (matched) node that in turn points to the first actual      * (unmatched) queue node (or null if empty); and "tail" that      * points to the last node on the queue (or again null if      * empty). For example, here is a possible queue with four data      * elements:      *      *  head                tail      *    |                   |      *    v                   v      *    M -> U -> U -> U -> U      *      * The M&S queue algorithm is known to be prone to scalability and      * overhead limitations when maintaining (via CAS) these head and      * tail pointers. This has led to the development of      * contention-reducing variants such as elimination arrays (see      * Moir et al http://portal.acm.org/citation.cfm?id=1074013) and      * optimistic back pointers (see Ladan-Mozes & Shavit      * http://people.csail.mit.edu/edya/publications/OptimisticFIFOQueue-journal.pdf).      * However, the nature of dual queues enables a simpler tactic for      * improving M&S-style implementations when dual-ness is needed.      *      * In a dual queue, each node must atomically maintain its match      * status. While there are other possible variants, we implement      * this here as: for a data-mode node, matching entails CASing an      * "item" field from a non-null data value to null upon match, and      * vice-versa for request nodes, CASing from null to a data      * value. (Note that the linearization properties of this style of      * queue are easy to verify -- elements are made available by      * linking, and unavailable by matching.) Compared to plain M&S      * queues, this property of dual queues requires one additional      * successful atomic operation per enq/deq pair. But it also      * enables lower cost variants of queue maintenance mechanics. (A      * variation of this idea applies even for non-dual queues that      * support deletion of interior elements, such as      * j.u.c.ConcurrentLinkedQueue.)      *      * Once a node is matched, its match status can never again      * change.  We may thus arrange that the linked list of them      * contain a prefix of zero or more matched nodes, followed by a      * suffix of zero or more unmatched nodes. (Note that we allow      * both the prefix and suffix to be zero length, which in turn      * means that we do not use a dummy header.)  If we were not      * concerned with either time or space efficiency, we could      * correctly perform enqueue and dequeue operations by traversing      * from a pointer to the initial node; CASing the item of the      * first unmatched node on match and CASing the next field of the      * trailing node on appends. (Plus some special-casing when      * initially empty).  While this would be a terrible idea in      * itself, it does have the benefit of not requiring ANY atomic      * updates on head/tail fields.      *      * We introduce here an approach that lies between the extremes of      * never versus always updating queue (head and tail) pointers.      * This offers a tradeoff between sometimes requiring extra      * traversal steps to locate the first and/or last unmatched      * nodes, versus the reduced overhead and contention of fewer      * updates to queue pointers. For example, a possible snapshot of      * a queue is:      *      *  head           tail      *    |              |      *    v              v      *    M -> M -> U -> U -> U -> U      *      * The best value for this "slack" (the targeted maximum distance      * between the value of "head" and the first unmatched node, and      * similarly for "tail") is an empirical matter. We have found      * that using very small constants in the range of 1-3 work best      * over a range of platforms. Larger values introduce increasing      * costs of cache misses and risks of long traversal chains, while      * smaller values increase CAS contention and overhead.      *      * Dual queues with slack differ from plain M&S dual queues by      * virtue of only sometimes updating head or tail pointers when      * matching, appending, or even traversing nodes; in order to      * maintain a targeted slack.  The idea of "sometimes" may be      * operationalized in several ways. The simplest is to use a      * per-operation counter incremented on each traversal step, and      * to try (via CAS) to update the associated queue pointer      * whenever the count exceeds a threshold. Another, that requires      * more overhead, is to use random number generators to update      * with a given probability per traversal step.      *      * In any strategy along these lines, because CASes updating      * fields may fail, the actual slack may exceed targeted      * slack. However, they may be retried at any time to maintain      * targets.  Even when using very small slack values, this      * approach works well for dual queues because it allows all      * operations up to the point of matching or appending an item      * (hence potentially allowing progress by another thread) to be      * read-only, thus not introducing any further contention. As      * described below, we implement this by performing slack      * maintenance retries only after these points.      *      * As an accompaniment to such techniques, traversal overhead can      * be further reduced without increasing contention of head      * pointer updates: Threads may sometimes shortcut the "next" link      * path from the current "head" node to be closer to the currently      * known first unmatched node, and similarly for tail. Again, this      * may be triggered with using thresholds or randomization.      *      * These ideas must be further extended to avoid unbounded amounts      * of costly-to-reclaim garbage caused by the sequential "next"      * links of nodes starting at old forgotten head nodes: As first      * described in detail by Boehm      * (http://portal.acm.org/citation.cfm?doid=503272.503282) if a GC      * delays noticing that any arbitrarily old node has become      * garbage, all newer dead nodes will also be unreclaimed.      * (Similar issues arise in non-GC environments.)  To cope with      * this in our implementation, upon CASing to advance the head      * pointer, we set the "next" link of the previous head to point      * only to itself; thus limiting the length of connected dead lists.      * (We also take similar care to wipe out possibly garbage      * retaining values held in other Node fields.)  However, doing so      * adds some further complexity to traversal: If any "next"      * pointer links to itself, it indicates that the current thread      * has lagged behind a head-update, and so the traversal must      * continue from the "head".  Traversals trying to find the      * current tail starting from "tail" may also encounter      * self-links, in which case they also continue at "head".      *      * It is tempting in slack-based scheme to not even use CAS for      * updates (similarly to Ladan-Mozes & Shavit). However, this      * cannot be done for head updates under the above link-forgetting      * mechanics because an update may leave head at a detached node.      * And while direct writes are possible for tail updates, they      * increase the risk of long retraversals, and hence long garbage      * chains, which can be much more costly than is worthwhile      * considering that the cost difference of performing a CAS vs      * write is smaller when they are not triggered on each operation      * (especially considering that writes and CASes equally require      * additional GC bookkeeping ("write barriers") that are sometimes      * more costly than the writes themselves because of contention).      *      * *** Overview of implementation ***      *      * We use a threshold-based approach to updates, with a slack      * threshold of two -- that is, we update head/tail when the      * current pointer appears to be two or more steps away from the      * first/last node. The slack value is hard-wired: a path greater      * than one is naturally implemented by checking equality of      * traversal pointers except when the list has only one element,      * in which case we keep slack threshold at one. Avoiding tracking      * explicit counts across method calls slightly simplifies an      * already-messy implementation. Using randomization would      * probably work better if there were a low-quality dirt-cheap      * per-thread one available, but even ThreadLocalRandom is too      * heavy for these purposes.      *      * With such a small slack threshold value, it is not worthwhile      * to augment this with path short-circuiting (i.e., unsplicing      * interior nodes) except in the case of cancellation/removal (see      * below).      *      * We allow both the head and tail fields to be null before any      * nodes are enqueued; initializing upon first append.  This      * simplifies some other logic, as well as providing more      * efficient explicit control paths instead of letting JVMs insert      * implicit NullPointerExceptions when they are null.  While not      * currently fully implemented, we also leave open the possibility      * of re-nulling these fields when empty (which is complicated to      * arrange, for little benefit.)      *      * All enqueue/dequeue operations are handled by the single method      * "xfer" with parameters indicating whether to act as some form      * of offer, put, poll, take, or transfer (each possibly with      * timeout). The relative complexity of using one monolithic      * method outweighs the code bulk and maintenance problems of      * using separate methods for each case.      *      * Operation consists of up to three phases. The first is      * implemented within method xfer, the second in tryAppend, and      * the third in method awaitMatch.      *      * 1. Try to match an existing node      *      *    Starting at head, skip already-matched nodes until finding      *    an unmatched node of opposite mode, if one exists, in which      *    case matching it and returning, also if necessary updating      *    head to one past the matched node (or the node itself if the      *    list has no other unmatched nodes). If the CAS misses, then      *    a loop retries advancing head by two steps until either      *    success or the slack is at most two. By requiring that each      *    attempt advances head by two (if applicable), we ensure that      *    the slack does not grow without bound. Traversals also check      *    if the initial head is now off-list, in which case they      *    start at the new head.      *      *    If no candidates are found and the call was untimed      *    poll/offer, (argument "how" is NOW) return.      *      * 2. Try to append a new node (method tryAppend)      *      *    Starting at current tail pointer, find the actual last node      *    and try to append a new node (or if head was null, establish      *    the first node). Nodes can be appended only if their      *    predecessors are either already matched or are of the same      *    mode. If we detect otherwise, then a new node with opposite      *    mode must have been appended during traversal, so we must      *    restart at phase 1. The traversal and update steps are      *    otherwise similar to phase 1: Retrying upon CAS misses and      *    checking for staleness.  In particular, if a self-link is      *    encountered, then we can safely jump to a node on the list      *    by continuing the traversal at current head.      *      *    On successful append, if the call was ASYNC, return.      *      * 3. Await match or cancellation (method awaitMatch)      *      *    Wait for another thread to match node; instead cancelling if      *    the current thread was interrupted or the wait timed out. On      *    multiprocessors, we use front-of-queue spinning: If a node      *    appears to be the first unmatched node in the queue, it      *    spins a bit before blocking. In either case, before blocking      *    it tries to unsplice any nodes between the current "head"      *    and the first unmatched node.      *      *    Front-of-queue spinning vastly improves performance of      *    heavily contended queues. And so long as it is relatively      *    brief and "quiet", spinning does not much impact performance      *    of less-contended queues.  During spins threads check their      *    interrupt status and generate a thread-local random number      *    to decide to occasionally perform a Thread.yield. While      *    yield has underdefined specs, we assume that might it help,      *    and will not hurt in limiting impact of spinning on busy      *    systems.  We also use smaller (1/2) spins for nodes that are      *    not known to be front but whose predecessors have not      *    blocked -- these "chained" spins avoid artifacts of      *    front-of-queue rules which otherwise lead to alternating      *    nodes spinning vs blocking. Further, front threads that      *    represent phase changes (from data to request node or vice      *    versa) compared to their predecessors receive additional      *    chained spins, reflecting longer paths typically required to      *    unblock threads during phase changes.      *      *      * ** Unlinking removed interior nodes **      *      * In addition to minimizing garbage retention via self-linking      * described above, we also unlink removed interior nodes. These      * may arise due to timed out or interrupted waits, or calls to      * remove(x) or Iterator.remove.  Normally, given a node that was      * at one time known to be the predecessor of some node s that is      * to be removed, we can unsplice s by CASing the next field of      * its predecessor if it still points to s (otherwise s must      * already have been removed or is now offlist). But there are two      * situations in which we cannot guarantee to make node s      * unreachable in this way: (1) If s is the trailing node of list      * (i.e., with null next), then it is pinned as the target node      * for appends, so can only be removed later when other nodes are      * appended. (2) We cannot necessarily unlink s given a      * predecessor node that is matched (including the case of being      * cancelled): the predecessor may already be unspliced, in which      * case some previous reachable node may still point to s.      * (For further explanation see Herlihy & Shavit "The Art of      * Multiprocessor Programming" chapter 9).  Although, in both      * cases, we can rule out the need for further action if either s      * or its predecessor are (or can be made to be) at, or fall off      * from, the head of list.      *      * Without taking these into account, it would be possible for an      * unbounded number of supposedly removed nodes to remain      * reachable.  Situations leading to such buildup are uncommon but      * can occur in practice; for example when a series of short timed      * calls to poll repeatedly time out but never otherwise fall off      * the list because of an untimed call to take at the front of the      * queue.      *      * When these cases arise, rather than always retraversing the      * entire list to find an actual predecessor to unlink (which      * won't help for case (1) anyway), we record a conservative      * estimate of possible unsplice failures (in "sweepVotes").  We      * trigger a full sweep when the estimate exceeds a threshold      * indicating the maximum number of estimated removal failures to      * tolerate before sweeping through, unlinking cancelled nodes      * that were not unlinked upon initial removal. We perform sweeps      * by the thread hitting threshold (rather than background threads      * or by spreading work to other threads) because in the main      * contexts in which removal occurs, the caller is already      * timed-out, cancelled, or performing a potentially O(n)      * operation (i.e., remove(x)), none of which are time-critical      * enough to warrant the overhead that alternatives would impose      * on other threads.      *      * Because the sweepVotes estimate is conservative, and because      * nodes become unlinked "naturally" as they fall off the head of      * the queue, and because we allow votes to accumulate even while      * sweeps are in progress, there are typically significantly fewer      * such nodes than estimated.  Choice of a threshold value      * balances the likelihood of wasted effort and contention, versus      * providing a worst-case bound on retention of interior nodes in      * quiescent queues. The value defined below was chosen      * empirically to balance these under various timeout scenarios.      *      * Note that we cannot self-link unlinked interior nodes during      * sweeps. However, the associated garbage chains terminate when      * some successor ultimately falls off the head of the list and is      * self-linked.      */     /** True if on multiprocessor */     private static final boolean MP = Runtime.getRuntime().availableProcessors() > 1;     /**      * The number of times to spin (with randomly interspersed calls      * to Thread.yield) on multiprocessor before blocking when a node      * is apparently the first waiter in the queue.  See above for      * explanation. Must be a power of two. The value is empirically      * derived -- it works pretty well across a variety of processors,      * numbers of CPUs, and OSes.      */     private static final int FRONT_SPINS = 1 << 7;     /**      * The number of times to spin before blocking when a node is      * preceded by another node that is apparently spinning.  Also      * serves as an increment to FRONT_SPINS on phase changes, and as      * base average frequency for yielding during spins. Must be a      * power of two.      */     private static final int CHAINED_SPINS = FRONT_SPINS >>> 1;     /**      * The maximum number of estimated removal failures (sweepVotes)      * to tolerate before sweeping through the queue unlinking      * cancelled nodes that were not unlinked upon initial      * removal. See above for explanation. The value must be at least      * two to avoid useless sweeps when removing trailing nodes.      */     static final int SWEEP_THRESHOLD = 32;     /**      * Queue nodes. Uses Object, not E, for items to allow forgetting      * them after use.  Relies heavily on Unsafe mechanics to minimize      * unnecessary ordering constraints: Writes that are intrinsically      * ordered wrt other accesses or CASes use simple relaxed forms.      */     static final class Node {         final boolean isData; // false if this is a request node         volatile Object item; // initially non-null if isData; CASed to match         volatile Node next;         volatile Thread waiter; // null until waiting         // CAS methods for fields         final boolean casNext(Node cmp, Node val) {             return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, nextOffset, cmp, val);         }         final boolean casItem(Object cmp, Object val) {             assert cmp == null || cmp.getClass() != Node.class;             return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, itemOffset, cmp, val);         }         /**          * Creates a new node. Uses relaxed write because item can only          * be seen if followed by CAS.          */         Node(Object item, boolean isData) {             UNSAFE.putObject(this, itemOffset, item); // relaxed write             this.isData = isData;         }         /**          * Links node to itself to avoid garbage retention.  Called          * only after CASing head field, so uses relaxed write.          */         final void forgetNext() {             UNSAFE.putObject(this, nextOffset, this);         }         /**          * Sets item to self and waiter to null, to avoid garbage          * retention after matching or cancelling. Uses relaxed writes          * bacause order is already constrained in the only calling          * contexts: item is forgotten only after volatile/atomic          * mechanics that extract items.  Similarly, clearing waiter          * follows either CAS or return from park (if ever parked;          * else we don't care).          */         final void forgetContents() {             UNSAFE.putObject(this, itemOffset, this);             UNSAFE.putObject(this, waiterOffset, null);         }         /**          * Returns true if this node has been matched, including the          * case of artificial matches due to cancellation.          */         final boolean isMatched() {             Object x = item;             return (x == this) || ((x == null) == isData);         }         /**          * Returns true if this is an unmatched request node.          */         final boolean isUnmatchedRequest() {             return !isData && item == null;         }         /**          * Returns true if a node with the given mode cannot be          * appended to this node because this node is unmatched and          * has opposite data mode.          */         final boolean cannotPrecede(boolean haveData) {             boolean d = isData;             Object x;             return d != haveData && (x = item) != this && (x != null) == d;         }         /**          * Tries to artificially match a data node -- used by remove.          */         final boolean tryMatchData() {             assert isData;             Object x = item;             if(x != null && x != this && casItem(x, null)) {                 LockSupport.unpark(waiter);                 return true;             }             return false;         }         // Unsafe mechanics         private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE = getUnsafe();         private static final long nextOffset = objectFieldOffset(UNSAFE, "next", Node.class);         private static final long itemOffset = objectFieldOffset(UNSAFE, "item", Node.class);         private static final long waiterOffset = objectFieldOffset(UNSAFE, "waiter", Node.class);         private static final long serialVersionUID = -3375979862319811754L;     }     /** head of the queue; null until first enqueue */     transient volatile Node head;     /** tail of the queue; null until first append */     private transient volatile Node tail;     /** The number of apparent failures to unsplice removed nodes */     private transient volatile int sweepVotes;     // CAS methods for fields     private boolean casTail(Node cmp, Node val) {         return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, tailOffset, cmp, val);     }     private boolean casHead(Node cmp, Node val) {         return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, headOffset, cmp, val);     }     private boolean casSweepVotes(int cmp, int val) {         return UNSAFE.compareAndSwapInt(this, sweepVotesOffset, cmp, val);     }     /*      * Possible values for "how" argument in xfer method.      */     private static final int NOW = 0; // for untimed poll, tryTransfer     private static final int ASYNC = 1; // for offer, put, add     private static final int SYNC = 2; // for transfer, take     private static final int TIMED = 3; // for timed poll, tryTransfer     @SuppressWarnings("unchecked")     static <E> E cast(Object item) {         assert item == null || item.getClass() != Node.class;         return (E) item;     }     /**      * Implements all queuing methods. See above for explanation.      *      * @param e the item or null for take      * @param haveData true if this is a put, else a take      * @param how NOW, ASYNC, SYNC, or TIMED      * @param nanos timeout in nanosecs, used only if mode is TIMED      * @return an item if matched, else e      * @throws NullPointerException if haveData mode but e is null      */     private E xfer(E e, boolean haveData, int how, long nanos) {         if(haveData && (e == null))             throw new NullPointerException();         Node s = null; // the node to append, if needed         retry: for(;;) { // restart on append race             for(Node h = head, p = h; p != null;) { // find & match first node                 boolean isData = p.isData;                 Object item = p.item;                 if(item != p && (item != null) == isData) { // unmatched                     if(isData == haveData) // can't match                         break;                     if(p.casItem(item, e)) { // match                         for(Node q = p; q != h;) {                             Node n = q.next; // update by 2 unless singleton                             if(head == h && casHead(h, n == null ? q : n)) {                                 h.forgetNext();                                 break;                             } // advance and retry                             if((h = head) == null || (q = h.next) == null || !q.isMatched())                                 break; // unless slack < 2                         }                         LockSupport.unpark(p.waiter);                         return this.<E> cast(item);                     }                 }                 Node n = p.next;                 p = (p != n) ? n : (h = head); // Use head if p offlist             }             if(how != NOW) { // No matches available                 if(s == null)                     s = new Node(e, haveData);                 Node pred = tryAppend(s, haveData);                 if(pred == null)                     continue retry; // lost race vs opposite mode                 if(how != ASYNC)                     return awaitMatch(s, pred, e, (how == TIMED), nanos);             }             return e; // not waiting         }     }     /**      * Tries to append node s as tail.      *      * @param s the node to append      * @param haveData true if appending in data mode      * @return null on failure due to losing race with append in      * different mode, else s's predecessor, or s itself if no      * predecessor      */     private Node tryAppend(Node s, boolean haveData) {         for(Node t = tail, p = t;;) { // move p to last node and append             Node n, u; // temps for reads of next & tail             if(p == null && (p = head) == null) {                 if(casHead(null, s))                     return s; // initialize             } else if(p.cannotPrecede(haveData))                 return null; // lost race vs opposite mode             else if((n = p.next) != null) // not last; keep traversing                 p = p != t && t != (u = tail) ? (t = u) : // stale tail                         (p != n) ? n : null; // restart if off list             else if(!p.casNext(null, s))                 p = p.next; // re-read on CAS failure             else {                 if(p != t) { // update if slack now >= 2                     while((tail != t || !casTail(t, s)) && (t = tail) != null                             && (s = t.next) != null && // advance and retry                             (s = s.next) != null && s != t)                         ;                 }                 return p;             }         }     }     /**      * Spins/yields/blocks until node s is matched or caller gives up.      *      * @param s the waiting node      * @param pred the predecessor of s, or s itself if it has no      * predecessor, or null if unknown (the null case does not occur      * in any current calls but may in possible future extensions)      * @param e the comparison value for checking match      * @param timed if true, wait only until timeout elapses      * @param nanos timeout in nanosecs, used only if timed is true      * @return matched item, or e if unmatched on interrupt or timeout      */     private E awaitMatch(Node s, Node pred, E e, boolean timed, long nanos) {         long lastTime = timed ? System.nanoTime() : 0L;         Thread w = Thread.currentThread();         int spins = -1; // initialized after first item and cancel checks         ThreadLocalRandom randomYields = null; // bound if needed         for(;;) {             Object item = s.item;             if(item != e) { // matched                 assert item != s;                 s.forgetContents(); // avoid garbage                 return this.<E> cast(item);             }             if((w.isInterrupted() || (timed && nanos <= 0)) && s.casItem(e, s)) { // cancel                 unsplice(pred, s);                 return e;             }             if(spins < 0) { // establish spins at/near front                 if((spins = spinsFor(pred, s.isData)) > 0)                     randomYields = ThreadLocalRandom.current();             } else if(spins > 0) { // spin                 --spins;                 if(randomYields.nextInt(CHAINED_SPINS) == 0)                     Thread.yield(); // occasionally yield             } else if(s.waiter == null) {                 s.waiter = w; // request unpark then recheck             } else if(timed) {                 long now = System.nanoTime();                 if((nanos -= now - lastTime) > 0)                     LockSupport.parkNanos(this, nanos);                 lastTime = now;             } else {                 LockSupport.park(this);             }         }     }     /**      * Returns spin/yield value for a node with given predecessor and      * data mode. See above for explanation.      */     private static int spinsFor(Node pred, boolean haveData) {         if(MP && pred != null) {             if(pred.isData != haveData) // phase change                 return FRONT_SPINS + CHAINED_SPINS;             if(pred.isMatched()) // probably at front                 return FRONT_SPINS;             if(pred.waiter == null) // pred apparently spinning                 return CHAINED_SPINS;         }         return 0;     }     /* -------------- Traversal methods -------------- */     /**      * Returns the successor of p, or the head node if p.next has been      * linked to self, which will only be true if traversing with a      * stale pointer that is now off the list.      */     final Node succ(Node p) {         Node next = p.next;         return (p == next) ? head : next;     }     /**      * Returns the first unmatched node of the given mode, or null if      * none.  Used by methods isEmpty, hasWaitingConsumer.      */     private Node firstOfMode(boolean isData) {         for(Node p = head; p != null; p = succ(p)) {             if(!p.isMatched())                 return (p.isData == isData) ? p : null;         }         return null;     }     /**      * Returns the item in the first unmatched node with isData; or      * null if none.  Used by peek.      */     private E firstDataItem() {         for(Node p = head; p != null; p = succ(p)) {             Object item = p.item;             if(p.isData) {                 if(item != null && item != p)                     return this.<E> cast(item);             } else if(item == null)                 return null;         }         return null;     }     /**      * Traverses and counts unmatched nodes of the given mode.      * Used by methods size and getWaitingConsumerCount.      */     private int countOfMode(boolean data) {         int count = 0;         for(Node p = head; p != null;) {             if(!p.isMatched()) {                 if(p.isData != data)                     return 0;                 if(++count == Integer.MAX_VALUE) // saturated                     break;             }             Node n = p.next;             if(n != p)                 p = n;             else {                 count = 0;                 p = head;             }         }         return count;     }     final class Itr implements Iterator<E> {         private Node nextNode; // next node to return item for         private E nextItem; // the corresponding item         private Node lastRet; // last returned node, to support remove         private Node lastPred; // predecessor to unlink lastRet         /**          * Moves to next node after prev, or first node if prev null.          */         private void advance(Node prev) {             lastPred = lastRet;             lastRet = prev;             for(Node p = (prev == null) ? head : succ(prev); p != null; p = succ(p)) {                 Object item = p.item;                 if(p.isData) {                     if(item != null && item != p) {                         nextItem = LinkedTransferQueue.this.<E> cast(item);                         nextNode = p;                         return;                     }                 } else if(item == null)                     break;             }             nextNode = null;         }         Itr() {             advance(null);         }         public final boolean hasNext() {             return nextNode != null;         }         public final E next() {             Node p = nextNode;             if(p == null)                 throw new NoSuchElementException();             E e = nextItem;             advance(p);             return e;         }         public final void remove() {             Node p = lastRet;             if(p == null)                 throw new IllegalStateException();             if(p.tryMatchData())                 unsplice(lastPred, p);         }     }     /* -------------- Removal methods -------------- */     /**      * Unsplices (now or later) the given deleted/cancelled node with      * the given predecessor.      *      * @param pred a node that was at one time known to be the      * predecessor of s, or null or s itself if s is/was at head      * @param s the node to be unspliced      */     final void unsplice(Node pred, Node s) {         s.forgetContents(); // forget unneeded fields         /*          * See above for rationale. Briefly: if pred still points to          * s, try to unlink s.  If s cannot be unlinked, because it is          * trailing node or pred might be unlinked, and neither pred          * nor s are head or offlist, add to sweepVotes, and if enough          * votes have accumulated, sweep.          */         if(pred != null && pred != s && pred.next == s) {             Node n = s.next;             if(n == null || (n != s && pred.casNext(s, n) && pred.isMatched())) {                 for(;;) { // check if at, or could be, head                     Node h = head;                     if(h == pred || h == s || h == null)                         return; // at head or list empty                     if(!h.isMatched())                         break;                     Node hn = h.next;                     if(hn == null)                         return; // now empty                     if(hn != h && casHead(h, hn))                         h.forgetNext(); // advance head                 }                 if(pred.next != pred && s.next != s) { // recheck if offlist                     for(;;) { // sweep now if enough votes                         int v = sweepVotes;                         if(v < SWEEP_THRESHOLD) {                             if(casSweepVotes(v, v + 1))                                 break;                         } else if(casSweepVotes(v, 0)) {                             sweep();                             break;                         }                     }                 }             }         }     }     /**      * Unlinks matched nodes encountered in a traversal from head.      */     private void sweep() {         for(Node p = head, s, n; p != null && (s = p.next) != null;) {             if(p == s) // stale                 p = head;             else if(!s.isMatched())                 p = s;             else if((n = s.next) == null) // trailing node is pinned                 break;             else                 p.casNext(s, n);         }     }     /**      * Main implementation of remove(Object)      */     private boolean findAndRemove(Object e) {         if(e != null) {             for(Node pred = null, p = head; p != null;) {                 Object item = p.item;                 if(p.isData) {                     if(item != null && item != p && e.equals(item) && p.tryMatchData()) {                         unsplice(pred, p);                         return true;                     }                 } else if(item == null)                     break;                 pred = p;                 if((p = p.next) == pred) { // stale                     pred = null;                     p = head;                 }             }         }         return false;     }     /**      * Creates an initially empty {@code LinkedTransferQueue}.      */     public LinkedTransferQueue() {}     /**      * Creates a {@code LinkedTransferQueue}      * initially containing the elements of the given collection,      * added in traversal order of the collection's iterator.      *      * @param c the collection of elements to initially contain      * @throws NullPointerException if the specified collection or any      *         of its elements are null      */     public LinkedTransferQueue(Collection<? extends E> c) {         this();         addAll(c);     }     /**      * Inserts the specified element at the tail of this queue.      * As the queue is unbounded, this method will never block.      *      * @throws NullPointerException if the specified element is null      */     public void put(E e) {         xfer(e, true, ASYNC, 0);     }     /**      * Inserts the specified element at the tail of this queue.      * As the queue is unbounded, this method will never block or      * return {@code false}.      *      * @return {@code true} (as specified by      *  {@link BlockingQueue#offer(Object,long,TimeUnit) BlockingQueue.offer})      * @throws NullPointerException if the specified element is null      */     public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) {         xfer(e, true, ASYNC, 0);         return true;     }     /**      * Inserts the specified element at the tail of this queue.      * As the queue is unbounded, this method will never return {@code false}.      *      * @return {@code true} (as specified by      *         {@link BlockingQueue#offer(Object) BlockingQueue.offer})      * @throws NullPointerException if the specified element is null      */     public boolean offer(E e) {         xfer(e, true, ASYNC, 0);         return true;     }     /**      * Inserts the specified element at the tail of this queue.      * As the queue is unbounded, this method will never throw      * {@link IllegalStateException} or return {@code false}.      *      * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})      * @throws NullPointerException if the specified element is null      */     public boolean add(E e) {         xfer(e, true, ASYNC, 0);         return true;     }     /**      * Transfers the element to a waiting consumer immediately, if possible.      *      * <p>More precisely, transfers the specified element immediately      * if there exists a consumer already waiting to receive it (in      * {@link #take} or timed {@link #poll(long,TimeUnit) poll}),      * otherwise returning {@code false} without enqueuing the element.      *      * @throws NullPointerException if the specified element is null      */     public boolean tryTransfer(E e) {         return xfer(e, true, NOW, 0) == null;     }     /**      * Transfers the element to a consumer, waiting if necessary to do so.      *      * <p>More precisely, transfers the specified element immediately      * if there exists a consumer already waiting to receive it (in      * {@link #take} or timed {@link #poll(long,TimeUnit) poll}),      * else inserts the specified element at the tail of this queue      * and waits until the element is received by a consumer.      *      * @throws NullPointerException if the specified element is null      */     public void transfer(E e) throws InterruptedException {         if(xfer(e, true, SYNC, 0) != null) {             Thread.interrupted(); // failure possible only due to interrupt             throw new InterruptedException();         }     }     /**      * Transfers the element to a consumer if it is possible to do so      * before the timeout elapses.      *      * <p>More precisely, transfers the specified element immediately      * if there exists a consumer already waiting to receive it (in      * {@link #take} or timed {@link #poll(long,TimeUnit) poll}),      * else inserts the specified element at the tail of this queue      * and waits until the element is received by a consumer,      * returning {@code false} if the specified wait time elapses      * before the element can be transferred.      *      * @throws NullPointerException if the specified element is null      */     public boolean tryTransfer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {         if(xfer(e, true, TIMED, unit.toNanos(timeout)) == null)             return true;         if(!Thread.interrupted())             return false;         throw new InterruptedException();     }     public E take() throws InterruptedException {         E e = xfer(null, false, SYNC, 0);         if(e != null)             return e;         Thread.interrupted();         throw new InterruptedException();     }     public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {         E e = xfer(null, false, TIMED, unit.toNanos(timeout));         if(e != null || !Thread.interrupted())             return e;         throw new InterruptedException();     }     public E poll() {         return xfer(null, false, NOW, 0);     }     /**      * @throws NullPointerException     {@inheritDoc}      * @throws IllegalArgumentException {@inheritDoc}      */     public int drainTo(Collection<? super E> c) {         if(c == null)             throw new NullPointerException();         if(c == this)             throw new IllegalArgumentException();         int n = 0;         E e;         while((e = poll()) != null) {             c.add(e);             ++n;         }         return n;     }     /**      * @throws NullPointerException     {@inheritDoc}      * @throws IllegalArgumentException {@inheritDoc}      */     public int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements) {         if(c == null)             throw new NullPointerException();         if(c == this)             throw new IllegalArgumentException();         int n = 0;         E e;         while(n < maxElements && (e = poll()) != null) {             c.add(e);             ++n;         }         return n;     }     /**      * Returns an iterator over the elements in this queue in proper      * sequence, from head to tail.      *      * <p>The returned iterator is a "weakly consistent" iterator that      * will never throw      * {@link ConcurrentModificationException ConcurrentModificationException},      * and guarantees to traverse elements as they existed upon      * construction of the iterator, and may (but is not guaranteed      * to) reflect any modifications subsequent to construction.      *      * @return an iterator over the elements in this queue in proper sequence      */     public Iterator<E> iterator() {         return new Itr();     }     public E peek() {         return firstDataItem();     }     /**      * Returns {@code true} if this queue contains no elements.      *      * @return {@code true} if this queue contains no elements      */     public boolean isEmpty() {         return firstOfMode(true) == null;     }     public boolean hasWaitingConsumer() {         return firstOfMode(false) != null;     }     /**      * Returns the number of elements in this queue.  If this queue      * contains more than {@code Integer.MAX_VALUE} elements, returns      * {@code Integer.MAX_VALUE}.      *      * <p>Beware that, unlike in most collections, this method is      * <em>NOT</em> a constant-time operation. Because of the      * asynchronous nature of these queues, determining the current      * number of elements requires an O(n) traversal.      *      * @return the number of elements in this queue      */     public int size() {         return countOfMode(true);     }     public int getWaitingConsumerCount() {         return countOfMode(false);     }     /**      * Removes a single instance of the specified element from this queue,      * if it is present.  More formally, removes an element {@code e} such      * that {@code o.equals(e)}, if this queue contains one or more such      * elements.      * Returns {@code true} if this queue contained the specified element      * (or equivalently, if this queue changed as a result of the call).      *      * @param o element to be removed from this queue, if present      * @return {@code true} if this queue changed as a result of the call      */     public boolean remove(Object o) {         return findAndRemove(o);     }     /**      * Always returns {@code Integer.MAX_VALUE} because a      * {@code LinkedTransferQueue} is not capacity constrained.      *      * @return {@code Integer.MAX_VALUE} (as specified by      *         {@link BlockingQueue#remainingCapacity()})      */     public int remainingCapacity() {         return Integer.MAX_VALUE;     }     /**      * Saves the state to a stream (that is, serializes it).      *      * @serialData All of the elements (each an {@code E}) in      * the proper order, followed by a null      * @param s the stream      */     private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOException {         s.defaultWriteObject();         for(E e : this)             s.writeObject(e);         // Use trailing null as sentinel         s.writeObject(null);     }     /**      * Reconstitutes the Queue instance from a stream (that is,      * deserializes it).      *      * @param s the stream      */     private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException,             ClassNotFoundException {         s.defaultReadObject();         for(;;) {             @SuppressWarnings("unchecked")             E item = (E) s.readObject();             if(item == null)                 break;             else                 offer(item);         }     }     // Unsafe mechanics     private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE = getUnsafe();     private static final long headOffset = objectFieldOffset(UNSAFE, "head", LinkedTransferQueue.class);     private static final long tailOffset = objectFieldOffset(UNSAFE, "tail", LinkedTransferQueue.class);     private static final long sweepVotesOffset = objectFieldOffset(UNSAFE, "sweepVotes", LinkedTransferQueue.class);     static long objectFieldOffset(sun.misc.Unsafe UNSAFE, String field, Class<?> klazz) {         try {             return UNSAFE.objectFieldOffset(klazz.getDeclaredField(field));         } catch (NoSuchFieldException e) {             // Convert Exception to corresponding Error             NoSuchFieldError error = new NoSuchFieldError(field);             error.initCause(e);             throw error;         }     }     /**      * Returns a sun.misc.Unsafe.  Suitable for use in a 3rd party package.      * Replace with a simple call to Unsafe.getUnsafe when integrating      * into a jdk.      *      * @return a sun.misc.Unsafe      */     static sun.misc.Unsafe getUnsafe() {         try {             return sun.misc.Unsafe.getUnsafe();         } catch (SecurityException se) {             try {                 return java.security.AccessController.doPrivileged(new java.security.PrivilegedExceptionAction<sun.misc.Unsafe>() {                     public sun.misc.Unsafe run() throws Exception {                         java.lang.reflect.Field f = sun.misc.Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");                         f.setAccessible(true);                         return (sun.misc.Unsafe) f.get(null);                     }                 });             } catch (java.security.PrivilegedActionException e) {                 throw new RuntimeException("Could not initialize intrinsics", e.getCause());             }         }     } } /**  * A random number generator isolated to the current thread.  Like the  * global {@link java.util.Random} generator used by the {@link  * java.lang.Math} class, a {@code ThreadLocalRandom} is initialized  * with an internally generated seed that may not otherwise be  * modified. When applicable, use of {@code ThreadLocalRandom} rather  * than shared {@code Random} objects in concurrent programs will  * typically encounter much less overhead and contention.  Use of  * {@code ThreadLocalRandom} is particularly appropriate when multiple  * tasks (for example, each a {@link ForkJoinTask}) use random numbers  * in parallel in thread pools.  *  * <p>Usages of this class should typically be of the form:  * {@code ThreadLocalRandom.current().nextX(...)} (where  * {@code X} is {@code Int}, {@code Long}, etc).  * When all usages are of this form, it is never possible to  * accidently share a {@code ThreadLocalRandom} across multiple threads.  *  * <p>This class also provides additional commonly used bounded random  * generation methods.  *  * @since 1.7   * @author Doug Lea  * @version 1.13  */  class ThreadLocalRandom extends Random {     // same constants as Random, but must be redeclared because private     private final static long multiplier = 0x5DEECE66DL;     private final static long addend = 0xBL;     private final static long mask = (1L << 48) - 1;     /**      * The random seed. We can't use super.seed.      */     private long rnd;     /**      * Initialization flag to permit the first and only allowed call      * to setSeed (inside Random constructor) to succeed.  We can't      * allow others since it would cause setting seed in one part of a      * program to unintentionally impact other usages by the thread.      */     boolean initialized;     // Padding to help avoid memory contention among seed updates in     // different TLRs in the common case that they are located near     // each other.     private long pad0, pad1, pad2, pad3, pad4, pad5, pad6, pad7;     /**      * The actual ThreadLocal      */     private static final ThreadLocal<ThreadLocalRandom> localRandom = new ThreadLocal<ThreadLocalRandom>() {         protected ThreadLocalRandom initialValue() {             return new ThreadLocalRandom();         }     };     /**      * Constructor called only by localRandom.initialValue.      * We rely on the fact that the superclass no-arg constructor      * invokes setSeed exactly once to initialize.      */     ThreadLocalRandom() {         super();     }     /**      * Returns the current thread's {@code ThreadLocalRandom}.      *      * @return the current thread's {@code ThreadLocalRandom}      */     public static ThreadLocalRandom current() {         return localRandom.get();     }     /**      * Throws {@code UnsupportedOperationException}.  Setting seeds in      * this generator is not supported.      *      * @throws UnsupportedOperationException always      */     public void setSeed(long seed) {         if(initialized)             throw new UnsupportedOperationException();         initialized = true;         rnd = (seed ^ multiplier) & mask;     }     protected int next(int bits) {         rnd = (rnd * multiplier + addend) & mask;         return (int) (rnd >>> (48 - bits));     }     /**      * Returns a pseudorandom, uniformly distributed value between the      * given least value (inclusive) and bound (exclusive).      *      * @param least the least value returned      * @param bound the upper bound (exclusive)      * @throws IllegalArgumentException if least greater than or equal      * to bound      * @return the next value      */     public int nextInt(int least, int bound) {         if(least >= bound)             throw new IllegalArgumentException();         return nextInt(bound - least) + least;     }     /**      * Returns a pseudorandom, uniformly distributed value      * between 0 (inclusive) and the specified value (exclusive).      *      * @param n the bound on the random number to be returned.  Must be      *        positive.      * @return the next value      * @throws IllegalArgumentException if n is not positive      */     public long nextLong(long n) {         if(n <= 0)             throw new IllegalArgumentException("n must be positive");         // Divide n by two until small enough for nextInt. On each         // iteration (at most 31 of them but usually much less),         // randomly choose both whether to include high bit in result         // (offset) and whether to continue with the lower vs upper         // half (which makes a difference only if odd).         long offset = 0;         while(n >= Integer.MAX_VALUE) {             int bits = next(2);             long half = n >>> 1;             long nextn = ((bits & 2) == 0) ? half : n - half;             if((bits & 1) == 0)                 offset += n - nextn;             n = nextn;         }         return offset + nextInt((int) n);     }     /**      * Returns a pseudorandom, uniformly distributed value between the      * given least value (inclusive) and bound (exclusive).      *      * @param least the least value returned      * @param bound the upper bound (exclusive)      * @return the next value      * @throws IllegalArgumentException if least greater than or equal      * to bound      */     public long nextLong(long least, long bound) {         if(least >= bound)             throw new IllegalArgumentException();         return nextLong(bound - least) + least;     }     /**      * Returns a pseudorandom, uniformly distributed {@code double} value      * between 0 (inclusive) and the specified value (exclusive).      *      * @param n the bound on the random number to be returned.  Must be      *        positive.      * @return the next value      * @throws IllegalArgumentException if n is not positive      */     public double nextDouble(double n) {         if(n <= 0)             throw new IllegalArgumentException("n must be positive");         return nextDouble() * n;     }     /**      * Returns a pseudorandom, uniformly distributed value between the      * given least value (inclusive) and bound (exclusive).      *      * @param least the least value returned      * @param bound the upper bound (exclusive)      * @return the next value      * @throws IllegalArgumentException if least greater than or equal      * to bound      */     public double nextDouble(double least, double bound) {         if(least >= bound)             throw new IllegalArgumentException();         return nextDouble() * (bound - least) + least;     }     private static final long serialVersionUID = -5851777807851030925L; }