then-with-Executor
[folly.git] / folly / MPMCQueue.h
index 9e3b88eb1c997857a29145b3a7bfbc25aec23ef6..45c4ef74607499be45b7284a97411976b17c9034 100644 (file)
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 /*
- * Copyright 2014 Facebook, Inc.
+ * Copyright 2015 Facebook, Inc.
  *
  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
  * you may not use this file except in compliance with the License.
@@ -46,6 +46,14 @@ template <typename T> class MPMCPipelineStageImpl;
 /// up front.  The bulk of the work of enqueuing and dequeuing can be
 /// performed in parallel.
 ///
+/// MPMCQueue is linearizable.  That means that if a call to write(A)
+/// returns before a call to write(B) begins, then A will definitely end up
+/// in the queue before B, and if a call to read(X) returns before a call
+/// to read(Y) is started, that X will be something from earlier in the
+/// queue than Y.  This also means that if a read call returns a value, you
+/// can be sure that all previous elements of the queue have been assigned
+/// a reader (that reader might not yet have returned, but it exists).
+///
 /// The underlying implementation uses a ticket dispenser for the head and
 /// the tail, spreading accesses across N single-element queues to produce
 /// a queue with capacity N.  The ticket dispensers use atomic increment,
@@ -57,8 +65,7 @@ template <typename T> class MPMCPipelineStageImpl;
 /// when the MPMCQueue's capacity is smaller than the number of enqueuers
 /// or dequeuers).
 ///
-/// NOEXCEPT INTERACTION: Ticket-based queues separate the assignment
-/// of In benchmarks (contained in tao/queues/ConcurrentQueueTests)
+/// In benchmarks (contained in tao/queues/ConcurrentQueueTests)
 /// it handles 1 to 1, 1 to N, N to 1, and N to M thread counts better
 /// than any of the alternatives present in fbcode, for both small (~10)
 /// and large capacities.  In these benchmarks it is also faster than
@@ -67,17 +74,25 @@ template <typename T> class MPMCPipelineStageImpl;
 /// queue because it uses futex() to block and unblock waiting threads,
 /// rather than spinning with sched_yield.
 ///
-/// queue positions from the actual construction of the in-queue elements,
-/// which means that the T constructor used during enqueue must not throw
-/// an exception.  This is enforced at compile time using type traits,
-/// which requires that T be adorned with accurate noexcept information.
-/// If your type does not use noexcept, you will have to wrap it in
-/// something that provides the guarantee.  We provide an alternate
-/// safe implementation for types that don't use noexcept but that are
-/// marked folly::IsRelocatable and boost::has_nothrow_constructor,
-/// which is common for folly types.  In particular, if you can declare
-/// FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE then your type can be put in
-/// MPMCQueue.
+/// NOEXCEPT INTERACTION: tl;dr; If it compiles you're fine.  Ticket-based
+/// queues separate the assignment of queue positions from the actual
+/// construction of the in-queue elements, which means that the T
+/// constructor used during enqueue must not throw an exception.  This is
+/// enforced at compile time using type traits, which requires that T be
+/// adorned with accurate noexcept information.  If your type does not
+/// use noexcept, you will have to wrap it in something that provides
+/// the guarantee.  We provide an alternate safe implementation for types
+/// that don't use noexcept but that are marked folly::IsRelocatable
+/// and boost::has_nothrow_constructor, which is common for folly types.
+/// In particular, if you can declare FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE
+/// then your type can be put in MPMCQueue.
+///
+/// If you have a pool of N queue consumers that you want to shut down
+/// after the queue has drained, one way is to enqueue N sentinel values
+/// to the queue.  If the producer doesn't know how many consumers there
+/// are you can enqueue one sentinel and then have each consumer requeue
+/// two sentinels after it receives it (by requeuing 2 the shutdown can
+/// complete in O(log P) time instead of O(P)).
 template<typename T,
          template<typename> class Atom = std::atomic>
 class MPMCQueue : boost::noncopyable {
@@ -92,14 +107,21 @@ class MPMCQueue : boost::noncopyable {
 
   explicit MPMCQueue(size_t queueCapacity)
     : capacity_(queueCapacity)
-    , slots_(new detail::SingleElementQueue<T,Atom>[queueCapacity +
-                                                    2 * kSlotPadding])
-    , stride_(computeStride(queueCapacity))
     , pushTicket_(0)
     , popTicket_(0)
     , pushSpinCutoff_(0)
     , popSpinCutoff_(0)
   {
+    if (queueCapacity == 0)
+      throw std::invalid_argument(
+        "MPMCQueue with explicit capacity 0 is impossible"
+      );
+
+    // would sigfpe if capacity is 0
+    stride_ = computeStride(queueCapacity);
+    slots_ = new detail::SingleElementQueue<T,Atom>[queueCapacity +
+                                                    2 * kSlotPadding];
+
     // ideally this would be a static assert, but g++ doesn't allow it
     assert(alignof(MPMCQueue<T,Atom>)
            >= detail::CacheLocality::kFalseSharingRange);
@@ -274,7 +296,7 @@ class MPMCQueue : boost::noncopyable {
   /// return false, but writeIfNotFull will wait for the dequeue to finish.
   /// This method is required if you are composing queues and managing
   /// your own wakeup, because it guarantees that after every successful
-  /// write a readIfNotFull will succeed.
+  /// write a readIfNotEmpty will succeed.
   template <typename ...Args>
   bool writeIfNotFull(Args&&... args) noexcept {
     uint64_t ticket;