nginx之queue的具体使用

目录

• 一、简介
• 二、数据结构
• 三、相关API
• 3.1 初始化一个队列
• 3.2 判断队列是否为空
• 3.3 队头插入节点
• 3.4 队尾插入节点
• 3.5 从队列中移除某个节点
• 3.6 将队列从某个节点拆分成两个队列
• 3.7 将两个队列合并成一个队列
• 3.8 队列排序
• 3.9 获取队列中间节点
• 3.10 获取原始数据

一、简介

​ nginx队列和linux内核中的链表有一样的结构，只有一个连接头（只有两个指针），任何包含这个结构的数据都可以连接在一起。有点像物联网，万物互联，只要能上网都可以连接。

​ nginx队列是带头节点的一个双向链表。

二、数据结构

typedef struct ngx_queue_s  ngx_queue_t;

struct ngx_queue_s {
    ngx_queue_t  *prev;
    ngx_queue_t  *next;
};

三、相关API

3.1 初始化一个队列

#define ngx_queue_init(q)                                                     \
    (q)->prev = q;                                                            \
    (q)->next = q

3.2 判断队列是否为空

只有一个头节点，则为空。有头节点的双向链表相比无头的双向链表，各种插入、删除等操作都更简单。

#define ngx_queue_empty(h)                                                    \
    (h == (h)->prev)

3.3 队头插入节点

#define ngx_queue_insert_head(h, x)                                           \
    (x)->next = (h)->next;                                                    \
    (x)->next->prev = x;                                                      \
    (x)->prev = h;                                                            \
    (h)->next = x

头部插入节点后

3.4 队尾插入节点

#define ngx_queue_insert_tail(h, x)                                           \
    (x)->prev = (h)->prev;                                                    \
    (x)->prev->next = x;                                                      \
    (x)->next = h;                                                            \
    (h)->prev = x

尾部插入节点后

3.5 从队列中移除某个节点

#define ngx_queue_remove(x)                                                   \
    (x)->next->prev = (x)->prev;                                              \
    (x)->prev->next = (x)->next

移除x节点后

可以看到移除节点x后，x和队列还有一定的联系，所以对x的操作一定要小心，不然可能将整个队列损坏。 一般将x->prev,x->next都置空。

3.6 将队列从某个节点拆分成两个队列

#define ngx_queue_split(h, q, n)                                              \
    (n)->prev = (h)->prev;                                                    \
    (n)->prev->next = n;                                                      \
    (n)->next = q;                                                            \
    (h)->prev = (q)->prev;                                                    \
    (h)->prev->next = h;                                                      \
    (q)->prev = n;

将队列h从节点q拆分为h和n两个队列，并且q节点在n队列中。

拆分完后

3.7 将两个队列合并成一个队列

#define ngx_queue_add(h, n)                                                   \
    (h)->prev->next = (n)->next;                                              \
    (n)->next->prev = (h)->prev;                                              \
    (h)->prev = (n)->prev;                                                    \
    (h)->prev->next = h;

合并后

3.8 队列排序

#define ngx_queue_head(h)                                                     \
    (h)->next

#define ngx_queue_last(h)                                                     \
    (h)->prev

#define ngx_queue_sentinel(h)                                                 \
    (h)

#define ngx_queue_next(q)                                                     \
    (q)->next

#define ngx_queue_prev(q)                                                     \
    (q)->prev

#define ngx_queue_insert_after ngx_queue_insert_head

使用标准的插入排序算法，通过传递的回调函数cmp进行比较，将整个队列排序。

void
ngx_queue_sort(ngx_queue_t *queue,
    ngx_int_t (*cmp)(const ngx_queue_t *, const ngx_queue_t *))
{
    ngx_queue_t  *q, *prev, *next;

    q = ngx_queue_head(queue);

    if (q == ngx_queue_last(queue)) {
        return;
    }

    for (q = ngx_queue_next(q); q != ngx_queue_sentinel(queue); q = next) {

        prev = ngx_queue_prev(q);
        next = ngx_queue_next(q);

        ngx_queue_remove(q);

        do {
            if (cmp(prev, q) <= 0) {
                break;
            }

            prev = ngx_queue_prev(prev);

        } while (prev != ngx_queue_sentinel(queue));

        ngx_queue_insert_after(prev, q);
    }
}

3.9 获取队列中间节点

通过快慢指针的方式获取中间节点。

ngx_queue_t *
ngx_queue_middle(ngx_queue_t *queue)
{
    ngx_queue_t  *middle, *next;

    middle = ngx_queue_head(queue);

    if (middle == ngx_queue_last(queue)) {
        return middle;
    }

    next = ngx_queue_head(queue);

    for ( ;; ) {
        middle = ngx_queue_next(middle);

        next = ngx_queue_next(next);

        if (next == ngx_queue_last(queue)) {
            return middle;
        }

        next = ngx_queue_next(next);

        if (next == ngx_queue_last(queue)) {
            return middle;
        }
    }
}

3.10 获取原始数据

#define ngx_queue_data(q, type, link)                                         \
    (type *) ((u_char *) q - offsetof(type, link))

从队列中获取的节点类型都是ngx_queue_s，而不是实际的数据类型，需要将ngx_queue_s转换为原始的类型。其中offsetof是一个内置的表达式，计算某个成员变量在类型中的偏移量。
通过偏移计算到计算到原始类型地址，然后进行类型强转获取原始类型。
比如如下调用

q = ngx_queue_last(&cache->expire_queue);
file = ngx_queue_data(q, ngx_cached_open_file_t, queue);

q的地址减去offset获取到ngx_cached_open_file_t的地址，然后在强转为对应的类型。

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