消息队列（转）

服务器公共组件实现 -- 消息队列

　　既然说到了消息队列，那我们继续来稍微多聊一点吧。

　　我们所能想到的最简单的消息队列可能就是使用stl的list来实现了，即消息队列内部维护一个list和一个互斥锁，putMessage时将message加入到队列尾，getMessage时从队列头取一个message返回，同时在getMessage和putMessage之前都要求先获取锁资源。

　　实现虽然简单，但功能是绝对满足需求的，只是性能上可能稍稍有些不尽如人意。其最大的问题在频繁的锁竞争上。

　　对于如何减少锁竞争次数的优化方案，Ghost Cheng提出了一种。提供一个队列容器，里面有多个队列，每个队列都可固定存放一定数量的消息。网络IO线程要给逻辑线程投递消息时，会从队列容器中取一个空队列来使用，直到将该队列填满后再放回容器中换另一个空队列。而逻辑线程取消息时是从队列容器中取一个有消息的队列来读取，处理完后清空队列再放回到容器中。

　　这样便使得只有在对队列容器进行操作时才需要加锁，而IO线程和逻辑线程在操作自己当前使用的队列时都不需要加锁，所以锁竞争的机会大大减少了。

　　这里为每个队列设了个最大消息数，看来好像是打算只有当IO线程写满队列时才会将其放回到容器中换另一个队列。那这样有时也会出现IO线程未写满一个队列，而逻辑线程又没有数据可处理的情况，特别是当数据量很少时可能会很容易出现。Ghost Cheng在他的描述中没有讲到如何解决这种问题，但我们可以先来看看另一个方案。

　　这个方案与上一个方案基本类似，只是不再提供队列容器，因为在这个方案中只使用了两个队列，arthur在他的一封邮件中描述了这个方案的实现及部分代码。两个队列，一个给逻辑线程读，一个给IO线程用来写，当逻辑线程读完队列后会将自己的队列与IO线程的队列相调换。所以，这种方案下加锁的次数会比较多一些，IO线程每次写队列时都要加锁，逻辑线程在调换队列时也需要加锁，但逻辑线程在读队列时是不需要加锁的。

　　虽然看起来锁的调用次数是比前一种方案要多很多，但实际上大部分锁调用都是不会引起阻塞的，只有在逻辑线程调换队列的那一瞬间可能会使得某个线程阻塞一下。另外对于锁调用过程本身来说，其开销是完全可以忽略的，我们所不能忍受的仅仅是因为锁调用而引起的阻塞而已。

　　两种方案都是很优秀的优化方案，但也都是有其适用范围的。Ghost Cheng的方案因为提供了多个队列，可以使得多个IO线程可以总工程师的，互不干扰的使用自己的队列，只是还有一个遗留问题我们还不了解其解决方法。arthur的方案很好的解决了上一个方案遗留的问题，但因为只有一个写队列，所以当想要提供多个IO线程时，线程间互斥地写入数据可能会增大竞争的机会，当然，如果只有一个IO线程那将是非常完美的。

我注：

    也有另外一种消息队列方式，称之为两级队列，IO线程把消息append到二级队列中，不需要对二级队列加锁，只有IO线程会使用二级队列；append成功之后trylock一级队列，一级队列是逻辑线程读的队列。如果IO线程trylock成功，则将二级队列中的消息append到一级队列中，如果trylock失败，则继续IO线程的处理。这样就有效降低了线程互斥的开销，只有trylock成功的时候才会发生可能的阻塞行为，和前文提到的arthur的方案有点相似。