folly/concurrency/UnboundedQueue.h

   1 /*
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   3  *
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
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   6  * You may obtain a copy of the License at
   7  *
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   9  *
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  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
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  14  * limitations under the License.
  15  */
  16
  17 #pragma once
  18
  19 #include <atomic>
  20 #include <chrono>
  21 #include <memory>
  22
  23 #include <glog/logging.h>
  24
  25 #include <folly/concurrency/CacheLocality.h>
  26 #include <folly/experimental/hazptr/hazptr.h>
  27 #include <folly/synchronization/SaturatingSemaphore.h>
  28
  29 namespace folly {
  30
  31 /// UnboundedQueue supports a variety of options for unbounded
  32 /// dynamically expanding an shrinking queues, including variations of:
  33 /// - Single vs. multiple producers
  34 /// - Single vs. multiple consumers
  35 /// - Blocking vs. spin-waiting
  36 /// - Non-waiting, timed, and waiting consumer operations.
  37 /// Producer operations never wait or fail (unless out-of-memory).
  38 ///
  39 /// Template parameters:
  40 /// - T: element type
  41 /// - SingleProducer: true if there can be only one producer at a
  42 ///   time.
  43 /// - SingleConsumer: true if there can be only one consumer at a
  44 ///   time.
  45 /// - MayBlock: true if consumers may block, false if they only
  46 ///   spin. A performance tuning parameter.
  47 /// - LgSegmentSize (default 8): Log base 2 of number of elements per
  48 ///   segment. A performance tuning parameter. See below.
  49 /// - LgAlign (default 7): Log base 2 of alignment directive; can be
  50 ///   used to balance scalability (avoidance of false sharing) with
  51 ///   memory efficiency.
  52 ///
  53 /// When to use UnboundedQueue:
  54 /// - If a small bound may lead to deadlock or performance degradation
  55 ///   under bursty patterns.
  56 /// - If there is no risk of the queue growing too much.
  57 ///
  58 /// When not to use UnboundedQueue:
  59 /// - If there is risk of the queue growing too much and a large bound
  60 ///   is acceptable, then use DynamicBoundedQueue.
  61 /// - If the queue must not allocate on enqueue or it must have a
  62 ///   small bound, then use fixed-size MPMCQueue or (if non-blocking
  63 ///   SPSC) ProducerConsumerQueue.
  64 ///
  65 /// Template Aliases:
  66 ///   USPSCQueue<T, MayBlock, LgSegmentSize, LgAlign>
  67 ///   UMPSCQueue<T, MayBlock, LgSegmentSize, LgAlign>
  68 ///   USPMCQueue<T, MayBlock, LgSegmentSize, LgAlign>
  69 ///   UMPMCQueue<T, MayBlock, LgSegmentSize, LgAlign>
  70 ///
  71 /// Functions:
  72 ///   Producer operations never wait or fail (unless OOM)
  73 ///     void enqueue(const T&);
  74 ///     void enqueue(T&&);
  75 ///         Adds an element to the end of the queue.
  76 ///
  77 ///   Consumer operations:
  78 ///     void dequeue(T&);
  79 ///         Extracts an element from the front of the queue. Waits
  80 ///         until an element is available if needed.
  81 ///     bool try_dequeue(T&);
  82 ///         Tries to extract an element from the front of the queue
  83 ///         if available. Returns true if successful, false otherwise.
  84 ///     bool try_dequeue_until(T&, time_point& deadline);
  85 ///         Tries to extract an element from the front of the queue
  86 ///         if available until the specified deadline.  Returns true
  87 ///         if successful, false otherwise.
  88 ///     bool try_dequeue_for(T&, duration&);
  89 ///         Tries to extract an element from the front of the queue if
  90 ///         available for until the expiration of the specified
  91 ///         duration.  Returns true if successful, false otherwise.
  92 ///
  93 ///   Secondary functions:
  94 ///     size_t size();
  95 ///         Returns an estimate of the size of the queue.
  96 ///     bool empty();
  97 ///         Returns true only if the queue was empty during the call.
  98 ///     Note: size() and empty() are guaranteed to be accurate only if
  99 ///     the queue is not changed concurrently.
 100 ///
 101 /// Usage examples:
 102 /// @code
 103 ///   /* UMPSC, doesn't block, 1024 int elements per segment */
 104 ///   UMPSCQueue<int, false, 10> q;
 105 ///   q.enqueue(1);
 106 ///   q.enqueue(2);
 107 ///   q.enqueue(3);
 108 ///   ASSERT_FALSE(q.empty());
 109 ///   ASSERT_EQ(q.size(), 3);
 110 ///   int v;
 111 ///   q.dequeue(v);
 112 ///   ASSERT_EQ(v, 1);
 113 ///   ASSERT_TRUE(try_dequeue(v));
 114 ///   ASSERT_EQ(v, 2);
 115 ///   ASSERT_TRUE(try_dequeue_until(v, now() + seconds(1)));
 116 ///   ASSERT_EQ(v, 3);
 117 ///   ASSERT_TRUE(q.empty());
 118 ///   ASSERT_EQ(q.size(), 0);
 119 ///   ASSERT_FALSE(try_dequeue(v));
 120 ///   ASSERT_FALSE(try_dequeue_for(v, microseconds(100)));
 121 /// @endcode
 122 ///
 123 /// Design:
 124 /// - The queue is composed of one or more segments. Each segment has
 125 ///   a fixed size of 2^LgSegmentSize entries. Each segment is used
 126 ///   exactly once.
 127 /// - Each entry is composed of a futex and a single element.
 128 /// - The queue contains two 64-bit ticket variables. The producer
 129 ///   ticket counts the number of producer tickets issued so far, and
 130 ///   the same for the consumer ticket. Each ticket number corresponds
 131 ///   to a specific entry in a specific segment.
 132 /// - The queue maintains two pointers, head and tail. Head points to
 133 ///   the segment that corresponds to the current consumer
 134 ///   ticket. Similarly, tail pointer points to the segment that
 135 ///   corresponds to the producer ticket.
 136 /// - Segments are organized as a singly linked list.
 137 /// - The producer with the first ticket in the current producer
 138 ///   segment is solely responsible for allocating and linking the
 139 ///   next segment.
 140 /// - The producer with the last ticket in the current producer
 141 ///   segment is solely responsible for advancing the tail pointer to
 142 ///   the next segment.
 143 /// - Similarly, the consumer with the last ticket in the current
 144 ///   consumer segment is solely responsible for advancing the head
 145 ///   pointer to the next segment. It must ensure that head never
 146 ///   overtakes tail.
 147 ///
 148 /// Memory Usage:
 149 /// - An empty queue contains one segment. A nonempty queue contains
 150 ///   one or two more segment than fits its contents.
 151 /// - Removed segments are not reclaimed until there are no threads,
 152 ///   producers or consumers, have references to them or their
 153 ///   predecessors. That is, a lagging thread may delay the reclamation
 154 ///   of a chain of removed segments.
 155 /// - The template parameter LgAlign can be used to reduce memory usage
 156 ///   at the cost of increased chance of false sharing.
 157 ///
 158 /// Performance considerations:
 159 /// - All operations take constant time, excluding the costs of
 160 ///   allocation, reclamation, interference from other threads, and
 161 ///   waiting for actions by other threads.
 162 /// - In general, using the single producer and or single consumer
 163 ///   variants yield better performance than the MP and MC
 164 ///   alternatives.
 165 /// - SPSC without blocking is the fastest configuration. It doesn't
 166 ///   include any read-modify-write atomic operations, full fences, or
 167 ///   system calls in the critical path.
 168 /// - MP adds a fetch_add to the critical path of each producer operation.
 169 /// - MC adds a fetch_add or compare_exchange to the critical path of
 170 ///   each consumer operation.
 171 /// - The possibility of consumers blocking, even if they never do,
 172 ///   adds a compare_exchange to the critical path of each producer
 173 ///   operation.
 174 /// - MPMC, SPMC, MPSC require the use of a deferred reclamation
 175 ///   mechanism to guarantee that segments removed from the linked
 176 ///   list, i.e., unreachable from the head pointer, are reclaimed
 177 ///   only after they are no longer needed by any lagging producers or
 178 ///   consumers.
 179 /// - The overheads of segment allocation and reclamation are intended
 180 ///   to be mostly out of the critical path of the queue's throughput.
 181 /// - If the template parameter LgSegmentSize is changed, it should be
 182 ///   set adequately high to keep the amortized cost of allocation and
 183 ///   reclamation low.
 184 /// - Another consideration is that the queue is guaranteed to have
 185 ///   enough space for a number of consumers equal to 2^LgSegmentSize
 186 ///   for local blocking. Excess waiting consumers spin.
 187 /// - It is recommended to measure performance with different variants
 188 ///   when applicable, e.g., UMPMC vs UMPSC. Depending on the use
 189 ///   case, sometimes the variant with the higher sequential overhead
 190 ///   may yield better results due to, for example, more favorable
 191 ///   producer-consumer balance or favorable timing for avoiding
 192 ///   costly blocking.
 193
 194 template <
 195     typename T,
 196     bool SingleProducer,
 197     bool SingleConsumer,
 198     bool MayBlock,
 199     size_t LgSegmentSize = 8,
 200     size_t LgAlign = 7,
 201     template <typename> class Atom = std::atomic>
 202 class UnboundedQueue {
 203   using Ticket = uint64_t;
 204   class Entry;
 205   class Segment;
 206
 207   static constexpr bool SPSC = SingleProducer && SingleConsumer;
 208   static constexpr size_t Stride = SPSC || (LgSegmentSize <= 1) ? 1 : 27;
 209   static constexpr size_t SegmentSize = 1u << LgSegmentSize;
 210   static constexpr size_t Align = 1u << LgAlign;
 211
 212   static_assert(
 213       std::is_nothrow_destructible<T>::value,
 214       "T must be nothrow_destructible");
 215   static_assert((Stride & 1) == 1, "Stride must be odd");
 216   static_assert(LgSegmentSize < 32, "LgSegmentSize must be < 32");
 217   static_assert(LgAlign < 16, "LgAlign must be < 16");
 218
 219   struct Consumer {
 220     Atom<Segment*> head;
 221     Atom<Ticket> ticket;
 222   };
 223   struct Producer {
 224     Atom<Segment*> tail;
 225     Atom<Ticket> ticket;
 226   };
 227
 228   alignas(Align) Consumer c_;
 229   alignas(Align) Producer p_;
 230
 231  public:
 232   /** constructor */
 233   UnboundedQueue() {
 234     setProducerTicket(0);
 235     setConsumerTicket(0);
 236     Segment* s = new Segment(0);
 237     setTail(s);
 238     setHead(s);
 239   }
 240
 241   /** destructor */
 242   ~UnboundedQueue() {
 243     Segment* next;
 244     for (Segment* s = head(); s; s = next) {
 245       next = s->nextSegment();
 246       reclaimSegment(s);
 247     }
 248   }
 249
 250   /** enqueue */
 251   FOLLY_ALWAYS_INLINE void enqueue(const T& arg) {
 252     enqueueImpl(arg);
 253   }
 254
 255   FOLLY_ALWAYS_INLINE void enqueue(T&& arg) {
 256     enqueueImpl(std::move(arg));
 257   }
 258
 259   /** dequeue */
 260   FOLLY_ALWAYS_INLINE void dequeue(T& item) noexcept {
 261     dequeueImpl(item);
 262   }
 263
 264   /** try_dequeue */
 265   FOLLY_ALWAYS_INLINE bool try_dequeue(T& item) noexcept {
 266     return tryDequeueUntil(item, std::chrono::steady_clock::time_point::min());
 267   }
 268
 269   /** try_dequeue_until */
 270   template <typename Clock, typename Duration>
 271   FOLLY_ALWAYS_INLINE bool try_dequeue_until(
 272       T& item,
 273       const std::chrono::time_point<Clock, Duration>& deadline) noexcept {
 274     return tryDequeueUntil(item, deadline);
 275   }
 276
 277   /** try_dequeue_for */
 278   template <typename Rep, typename Period>
 279   FOLLY_ALWAYS_INLINE bool try_dequeue_for(
 280       T& item,
 281       const std::chrono::duration<Rep, Period>& duration) noexcept {
 282     if (LIKELY(try_dequeue(item))) {
 283       return true;
 284     }
 285     return tryDequeueUntil(item, std::chrono::steady_clock::now() + duration);
 286   }
 287
 288   /** size */
 289   size_t size() const noexcept {
 290     auto p = producerTicket();
 291     auto c = consumerTicket();
 292     return p > c ? p - c : 0;
 293   }
 294
 295   /** empty */
 296   bool empty() const noexcept {
 297     auto c = consumerTicket();
 298     auto p = producerTicket();
 299     return p <= c;
 300   }
 301
 302  private:
 303   /** enqueueImpl */
 304   template <typename Arg>
 305   FOLLY_ALWAYS_INLINE void enqueueImpl(Arg&& arg) {
 306     if (SPSC) {
 307       Segment* s = tail();
 308       enqueueCommon(s, std::forward<Arg>(arg));
 309     } else {
 310       // Using hazptr_holder instead of hazptr_local because it is
 311       // possible that the T ctor happens to use hazard pointers.
 312       folly::hazptr::hazptr_holder hptr;
 313       Segment* s = hptr.get_protected(p_.tail);
 314       enqueueCommon(s, std::forward<Arg>(arg));
 315     }
 316   }
 317
 318   /** enqueueCommon */
 319   template <typename Arg>
 320   FOLLY_ALWAYS_INLINE void enqueueCommon(Segment* s, Arg&& arg) {
 321     Ticket t = fetchIncrementProducerTicket();
 322     if (!SingleProducer) {
 323       s = findSegment(s, t);
 324     }
 325     DCHECK_GE(t, s->minTicket());
 326     DCHECK_LT(t, s->minTicket() + SegmentSize);
 327     size_t idx = index(t);
 328     Entry& e = s->entry(idx);
 329     e.putItem(std::forward<Arg>(arg));
 330     if (responsibleForAlloc(t)) {
 331       allocNextSegment(s, t + SegmentSize);
 332     }
 333     if (responsibleForAdvance(t)) {
 334       advanceTail(s);
 335     }
 336   }
 337
 338   /** dequeueImpl */
 339   FOLLY_ALWAYS_INLINE void dequeueImpl(T& item) noexcept {
 340     if (SPSC) {
 341       Segment* s = head();
 342       dequeueCommon(s, item);
 343     } else {
 344       // Using hazptr_holder instead of hazptr_local because it is
 345       // possible to call the T dtor and it may happen to use hazard
 346       // pointers.
 347       folly::hazptr::hazptr_holder hptr;
 348       Segment* s = hptr.get_protected(c_.head);
 349       dequeueCommon(s, item);
 350     }
 351   }
 352
 353   /** dequeueCommon */
 354   FOLLY_ALWAYS_INLINE void dequeueCommon(Segment* s, T& item) noexcept {
 355     Ticket t = fetchIncrementConsumerTicket();
 356     if (!SingleConsumer) {
 357       s = findSegment(s, t);
 358     }
 359     size_t idx = index(t);
 360     Entry& e = s->entry(idx);
 361     e.takeItem(item);
 362     if (responsibleForAdvance(t)) {
 363       advanceHead(s);
 364     }
 365   }
 366
 367   /** tryDequeueUntil */
 368   template <typename Clock, typename Duration>
 369   FOLLY_ALWAYS_INLINE bool tryDequeueUntil(
 370       T& item,
 371       const std::chrono::time_point<Clock, Duration>& deadline) noexcept {
 372     if (SingleConsumer) {
 373       Segment* s = head();
 374       return tryDequeueUntilSC(s, item, deadline);
 375     } else {
 376       // Using hazptr_holder instead of hazptr_local because it is
 377       // possible to call ~T() and it may happen to use hazard pointers.
 378       folly::hazptr::hazptr_holder hptr;
 379       Segment* s = hptr.get_protected(c_.head);
 380       return ryDequeueUntilMC(s, item, deadline);
 381     }
 382   }
 383
 384   /** ryDequeueUntilSC */
 385   template <typename Clock, typename Duration>
 386   FOLLY_ALWAYS_INLINE bool tryDequeueUntilSC(
 387       Segment* s,
 388       T& item,
 389       const std::chrono::time_point<Clock, Duration>& deadline) noexcept {
 390     Ticket t = consumerTicket();
 391     DCHECK_GE(t, s->minTicket());
 392     DCHECK_LT(t, (s->minTicket() + SegmentSize));
 393     size_t idx = index(t);
 394     Entry& e = s->entry(idx);
 395     if (!e.tryWaitUntil(deadline)) {
 396       return false;
 397     }
 398     setConsumerTicket(t + 1);
 399     e.takeItem(item);
 400     if (responsibleForAdvance(t)) {
 401       advanceHead(s);
 402     }
 403     return true;
 404   }
 405
 406   /** tryDequeueUntilMC */
 407   template <typename Clock, typename Duration>
 408   FOLLY_ALWAYS_INLINE bool ryDequeueUntilMC(
 409       Segment* s,
 410       T& item,
 411       const std::chrono::time_point<Clock, Duration>& deadline) noexcept {
 412     while (true) {
 413       Ticket t = consumerTicket();
 414       if (UNLIKELY(t >= (s->minTicket() + SegmentSize))) {
 415         s = tryGetNextSegmentUntil(s, deadline);
 416         if (s == nullptr) {
 417           return false; // timed out
 418         }
 419         continue;
 420       }
 421       size_t idx = index(t);
 422       Entry& e = s->entry(idx);
 423       if (!e.tryWaitUntil(deadline)) {
 424         return false;
 425       }
 426       if (!c_.ticket.compare_exchange_weak(
 427               t, t + 1, std::memory_order_acq_rel, std::memory_order_acquire)) {
 428         continue;
 429       }
 430       e.takeItem(item);
 431       if (responsibleForAdvance(t)) {
 432         advanceHead(s);
 433       }
 434       return true;
 435     }
 436   }
 437
 438   /** findSegment */
 439   FOLLY_ALWAYS_INLINE
 440   Segment* findSegment(Segment* s, const Ticket t) const noexcept {
 441     while (UNLIKELY(t >= (s->minTicket() + SegmentSize))) {
 442       auto deadline = std::chrono::steady_clock::time_point::max();
 443       s = tryGetNextSegmentUntil(s, deadline);
 444       DCHECK(s != nullptr);
 445     }
 446     return s;
 447   }
 448
 449   /** tryGetNextSegmentUntil */
 450   template <typename Clock, typename Duration>
 451   Segment* tryGetNextSegmentUntil(
 452       Segment* s,
 453       const std::chrono::time_point<Clock, Duration>& deadline) const noexcept {
 454     // The following loop will not spin indefinitely (as long as the
 455     // number of concurrently waiting consumers does not exceeds
 456     // SegmentSize and the OS scheduler does not pause ready threads
 457     // indefinitely). Under such conditions, the algorithm guarantees
 458     // that the producer reponsible for advancing the tail pointer to
 459     // the next segment has already acquired its ticket.
 460     while (tail() == s) {
 461       if (deadline < Clock::time_point::max() && deadline > Clock::now()) {
 462         return nullptr;
 463       }
 464       asm_volatile_pause();
 465     }
 466     Segment* next = s->nextSegment();
 467     DCHECK(next != nullptr);
 468     return next;
 469   }
 470
 471   /** allocNextSegment */
 472   void allocNextSegment(Segment* s, const Ticket t) {
 473     Segment* next = new Segment(t);
 474     if (!SPSC) {
 475       next->acquire_ref_safe(); // hazptr
 476     }
 477     DCHECK(s->nextSegment() == nullptr);
 478     s->setNextSegment(next);
 479   }
 480
 481   /** advanceTail */
 482   void advanceTail(Segment* s) noexcept {
 483     Segment* next = s->nextSegment();
 484     if (!SingleProducer) {
 485       // The following loop will not spin indefinitely (as long as the
 486       // OS scheduler does not pause ready threads indefinitely). The
 487       // algorithm guarantees that the producer reponsible for setting
 488       // the next pointer has already acquired its ticket.
 489       while (next == nullptr) {
 490         asm_volatile_pause();
 491         next = s->nextSegment();
 492       }
 493     }
 494     DCHECK(next != nullptr);
 495     setTail(next);
 496   }
 497
 498   /** advanceHead */
 499   void advanceHead(Segment* s) noexcept {
 500     auto deadline = std::chrono::steady_clock::time_point::max();
 501     Segment* next = tryGetNextSegmentUntil(s, deadline);
 502     DCHECK(next != nullptr);
 503     while (head() != s) {
 504       // Wait for head to advance to the current segment first before
 505       // advancing head to the next segment. Otherwise, a lagging
 506       // consumer responsible for advancing head from an earlier
 507       // segment may incorrectly set head back.
 508       asm_volatile_pause();
 509     }
 510     setHead(next);
 511     reclaimSegment(s);
 512   }
 513
 514   /** reclaimSegment */
 515   void reclaimSegment(Segment* s) noexcept {
 516     if (SPSC) {
 517       delete s;
 518     } else {
 519       s->retire(); // hazptr
 520     }
 521   }
 522
 523   FOLLY_ALWAYS_INLINE size_t index(Ticket t) const noexcept {
 524     return (t * Stride) & (SegmentSize - 1);
 525   }
 526
 527   FOLLY_ALWAYS_INLINE bool responsibleForAlloc(Ticket t) const noexcept {
 528     return (t & (SegmentSize - 1)) == 0;
 529   }
 530
 531   FOLLY_ALWAYS_INLINE bool responsibleForAdvance(Ticket t) const noexcept {
 532     return (t & (SegmentSize - 1)) == (SegmentSize - 1);
 533   }
 534
 535   FOLLY_ALWAYS_INLINE Segment* head() const noexcept {
 536     return c_.head.load(std::memory_order_acquire);
 537   }
 538
 539   FOLLY_ALWAYS_INLINE Segment* tail() const noexcept {
 540     return p_.tail.load(std::memory_order_acquire);
 541   }
 542
 543   FOLLY_ALWAYS_INLINE Ticket producerTicket() const noexcept {
 544     return p_.ticket.load(std::memory_order_acquire);
 545   }
 546
 547   FOLLY_ALWAYS_INLINE Ticket consumerTicket() const noexcept {
 548     return c_.ticket.load(std::memory_order_acquire);
 549   }
 550
 551   void setHead(Segment* s) noexcept {
 552     c_.head.store(s, std::memory_order_release);
 553   }
 554
 555   void setTail(Segment* s) noexcept {
 556     p_.tail.store(s, std::memory_order_release);
 557   }
 558
 559   FOLLY_ALWAYS_INLINE void setProducerTicket(Ticket t) noexcept {
 560     p_.ticket.store(t, std::memory_order_release);
 561   }
 562
 563   FOLLY_ALWAYS_INLINE void setConsumerTicket(Ticket t) noexcept {
 564     c_.ticket.store(t, std::memory_order_release);
 565   }
 566
 567   FOLLY_ALWAYS_INLINE Ticket fetchIncrementConsumerTicket() noexcept {
 568     if (SingleConsumer) {
 569       Ticket oldval = consumerTicket();
 570       setConsumerTicket(oldval + 1);
 571       return oldval;
 572     } else { // MC
 573       return c_.ticket.fetch_add(1, std::memory_order_acq_rel);
 574     }
 575   }
 576
 577   FOLLY_ALWAYS_INLINE Ticket fetchIncrementProducerTicket() noexcept {
 578     if (SingleProducer) {
 579       Ticket oldval = producerTicket();
 580       setProducerTicket(oldval + 1);
 581       return oldval;
 582     } else { // MP
 583       return p_.ticket.fetch_add(1, std::memory_order_acq_rel);
 584     }
 585   }
 586
 587   /**
 588    *  Entry
 589    */
 590   class Entry {
 591     folly::SaturatingSemaphore<MayBlock, Atom> flag_;
 592     typename std::aligned_storage<sizeof(T), alignof(T)>::type item_;
 593
 594    public:
 595     template <typename Arg>
 596     FOLLY_ALWAYS_INLINE void putItem(Arg&& arg) {
 597       new (&item_) T(std::forward<Arg>(arg));
 598       flag_.post();
 599     }
 600
 601     FOLLY_ALWAYS_INLINE void takeItem(T& item) noexcept {
 602       flag_.wait();
 603       getItem(item);
 604     }
 605
 606     template <typename Clock, typename Duration>
 607     FOLLY_ALWAYS_INLINE bool tryWaitUntil(
 608         const std::chrono::time_point<Clock, Duration>& deadline) noexcept {
 609       return flag_.try_wait_until(deadline);
 610     }
 611
 612    private:
 613     FOLLY_ALWAYS_INLINE void getItem(T& item) noexcept {
 614       item = std::move(*(itemPtr()));
 615       destroyItem();
 616     }
 617
 618     FOLLY_ALWAYS_INLINE T* itemPtr() noexcept {
 619       return static_cast<T*>(static_cast<void*>(&item_));
 620     }
 621
 622     FOLLY_ALWAYS_INLINE void destroyItem() noexcept {
 623       itemPtr()->~T();
 624     }
 625   }; // Entry
 626
 627   /**
 628    *  Segment
 629    */
 630   class Segment : public folly::hazptr::hazptr_obj_base_refcounted<Segment> {
 631     Atom<Segment*> next_;
 632     const Ticket min_;
 633     bool marked_; // used for iterative deletion
 634     FOLLY_ALIGNED(Align)
 635     Entry b_[SegmentSize];
 636
 637    public:
 638     explicit Segment(const Ticket t)
 639         : next_(nullptr), min_(t), marked_(false) {}
 640
 641     ~Segment() {
 642       if (!SPSC && !marked_) {
 643         Segment* next = nextSegment();
 644         while (next) {
 645           if (!next->release_ref()) { // hazptr
 646             return;
 647           }
 648           Segment* s = next;
 649           next = s->nextSegment();
 650           s->marked_ = true;
 651           delete s;
 652         }
 653       }
 654     }
 655
 656     Segment* nextSegment() const noexcept {
 657       return next_.load(std::memory_order_acquire);
 658     }
 659
 660     void setNextSegment(Segment* s) noexcept {
 661       next_.store(s, std::memory_order_release);
 662     }
 663
 664     FOLLY_ALWAYS_INLINE Ticket minTicket() const noexcept {
 665       DCHECK_EQ((min_ & (SegmentSize - 1)), 0);
 666       return min_;
 667     }
 668
 669     FOLLY_ALWAYS_INLINE Entry& entry(size_t index) noexcept {
 670       return b_[index];
 671     }
 672   }; // Segment
 673
 674 }; // UnboundedQueue
 675
 676 /* Aliases */
 677
 678 template <
 679     typename T,
 680     bool MayBlock,
 681     size_t LgSegmentSize = 8,
 682     size_t LgAlign = 7,
 683     template <typename> class Atom = std::atomic>
 684 using USPSCQueue =
 685     UnboundedQueue<T, true, true, MayBlock, LgSegmentSize, LgAlign, Atom>;
 686
 687 template <
 688     typename T,
 689     bool MayBlock,
 690     size_t LgSegmentSize = 8,
 691     size_t LgAlign = 7,
 692     template <typename> class Atom = std::atomic>
 693 using UMPSCQueue =
 694     UnboundedQueue<T, false, true, MayBlock, LgSegmentSize, LgAlign, Atom>;
 695
 696 template <
 697     typename T,
 698     bool MayBlock,
 699     size_t LgSegmentSize = 8,
 700     size_t LgAlign = 7,
 701     template <typename> class Atom = std::atomic>
 702 using USPMCQueue =
 703     UnboundedQueue<T, true, false, MayBlock, LgSegmentSize, LgAlign, Atom>;
 704
 705 template <
 706     typename T,
 707     bool MayBlock,
 708     size_t LgSegmentSize = 8,
 709     size_t LgAlign = 7,
 710     template <typename> class Atom = std::atomic>
 711 using UMPMCQueue =
 712     UnboundedQueue<T, false, false, MayBlock, LgSegmentSize, LgAlign, Atom>;
 713
 714 } // namespace folly