一、線程和分布式的通信

隨著技術的不斷發展，多線程和分布式通信愈發的普及。那么在這種場景下的如何進行數據的通信，便成為了一個非常典型的問題。無論是多線程還是分布式，其實其抽象出來的通信機制都是類似的。或者說換句話，多線程和分布式被普及的原因是一樣的，那就是如何解決大數據量的快速交互，即解決生產者和消費者的問題。
這種通信機制有很多種，在前面也分別的進行過闡述，比如常見的事件、管道、網絡、消息等等。這些通信機制，各有各的優點和適用場景，當然也存在著各種各樣的問題和缺點。這就需要開發者能夠靈活的綜合運用這些技術來解決問題。

二、生產者和消費者的平衡

回到最常見的生產者消費者的問題，即生產隊列和消費隊列的最優的動態平衡。生產者的線程和消費者的線程要匹配，既不能生產的過多，導致消費隊列的積壓甚至因此而崩潰，也不能因為生產者的產出太少，導致消費者隊列的等待。
一般在這種情況下，可能很多開發者會選擇使用線程同步來解決問題，也可能會使用一些消息框架來解決這類問題。可同步帶來的性能損失，如何降低到最低？那如果使用無鎖編程呢？會不會帶來效率的顯著提升？

三、問題和解決

從上面的分析可以判斷出，其實無論哪種方式，都需要處理同步的粒度的問題。舉一個簡單的例子，一個生產者和一個消費者，生產者在把消息壓入隊列后就進行一個同步的通知（不管是使用事件還是條件變量等），還是等到某種條件下再進行同步通知效率更高呢？也就是說，不用每次生產后都進行通知，而在某種情況下才會通知。由于同步事件的通知會導致線程的切換和上下文的處理，所以基本上可以判定，后者會更優。但優多少需要實際的場景進行驗證。只是從理論上看，這種情況是占有優勢的。
在無鎖隊列中，如果生產者速度比較慢，消費者比較快，CAS的原理是占用CPU進行自旋等待，那設計上肯定不能讓消費者沒事總那兒旋轉占用著CPU，一般會有一個機制在多長時間后進行等待機制讓出CPU。或者在突傳情況下，CAS自旋就非常有意義，但在突傳過后，CAS一定要讓出CPU。所以就可以基本得出一個結論，在消費者讓出CPU休眠時，再進行同步通知進行喚醒，此時的效果肯定是最佳的。
這種機制不光是推理出來，在實踐中也是如此，比如使用一些開源框架中即是進行這樣設計的。一些開源的無鎖隊列，經過測試發現，連續通知和休眠后通知，其實效率還是差不少的。這也是一個非常明顯的例證。
那么如何進行線程間狀態的判斷呢？這個有很多種方法，一般來說可以設置一個雙方都需要讀寫操作的變量，而CAS正是擅長對這種固定值的判斷的，通過固定值與隊列間的某種特定的條件，即可判斷互相的狀態。

四、總結

其實隊列的處理，不光有這種細節需要處理，包括內存大小的處理，是否提前處理，都是需要考慮的。正如前面所說，一個隊列的設計，不僅僅是一個算法的問題，可能涉及到很多的技術知識和相關的難點。如何能夠綜合運用這些知識適配開發場景，就是對設計師的一個考驗了。