nginx基本数据结构 - ngx_queue_t使用举例

2024 年 04 月 07 日

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Nginx是一个高性能的HTTP和反向代理服务器，在其内部实现中大量使用了自定义的数据结构来提高性能和灵活性。ngx_queue_t是Nginx中非常典型的一种双向链表数据结构，它在Nginx模块开发中广泛使用，特别是在需要排序和组织列表元素时。在这里，我将通过一个简明的例子解释 ngx_queue_t的使用方法。

`ngx_queue_t`基本概念

ngx_queue_t定义在 src/core/ngx_queue.h文件中，它主要包含两个指针，分别指向链表中的前一个和后一个元素。每个使用 ngx_queue_t的结构体都需要包含这个类型的成员。

定义包含 `ngx_queue_t`的结构体

假设我们需要维护一个由多个工作项组成的队列，其中每个工作项中包含工作的优先级和描述。首先，我们定义一个结构体来表示工作项：

typedef struct {
    ngx_queue_t queue;  // 必须是第一个字段
    int priority;
    char *description;
} ngx_work_item_t;

请注意，ngx_queue_t必须是结构体中的第一个字段，这样方便后续的转换操作。

初始化队列

在使用 ngx_queue_t之前，我们需要初始化队列：

ngx_queue_t my_queue;
ngx_queue_init(&my_queue); // 初始化队列

添加元素到队列

为了将工作项添加到队列中，我们需要分配 ngx_work_item_t结构体并初始化它：

ngx_work_item_t *work_item = malloc(sizeof(ngx_work_item_t));
work_item->priority = 10; // 设置优先级
work_item->description = "这是一项工作";
ngx_queue_insert_tail(&my_queue, &work_item->queue);

这里我们使用 ngx_queue_insert_tail函数将新的工作项插入队列尾部。

遍历队列

要遍历 ngx_queue_t，我们可以使用 ngx_queue_foreach宏：

ngx_queue_t *q;
for (q = ngx_queue_head(&my_queue);
     q != ngx_queue_sentinel(&my_queue);
     q = ngx_queue_next(q))
{
    // 获取包含ngx_queue_t的ngx_work_item_t的指针
    ngx_work_item_t *work_item = ngx_queue_data(q, ngx_work_item_t, queue);
    printf("工作优先级: %d, 描述: %s\n", work_item->priority, work_item->description);
}

在这个遍历过程中，我们使用 ngx_queue_data宏从队列元素 q中获取 ngx_work_item_t结构体的指针。这是通过将 ngx_queue_t类型的指针转换回它所属的结构体类型来实现的。

队列的其他操作

ngx_queue_t提供了多种操作函数，包括：

ngx_queue_remove：从队列中移除特定的元素。
ngx_queue_split：将一个队列分割为两个队列。
ngx_queue_add：将两个队列合并成一个队列。
ngx_queue_middle：找到队列的中间元素。
ngx_queue_sort：对队列元素进行排序。

排序队列元素

要对 ngx_queue_t链表的内容进行排序，可以使用 ngx_sort函数：

// 比较函数
ngx_int_t ngx_work_item_comparator(const ngx_queue_t *a, const ngx_queue_t *b) {
    ngx_work_item_t *item_a = ngx_queue_data(a, ngx_work_item_t, queue);
    ngx_work_item_t *item_b = ngx_queue_data(b, ngx_work_item_t, queue);
    return item_a->priority - item_b->priority;
}

// 排序操作
ngx_queue_sort(&my_queue, ngx_work_item_comparator);

在这个例子中，ngx_work_item_comparator是一个比较函数，它根据工作项的优先级对队列进行排序。

总结

ngx_queue_t为Nginx提供了简单而强大的双向链表操作功能。其接口简洁，使用方便，适用于各种需要快速插入和删除元素的场景。在高并发的Nginx模块和其他代码中，ngx_queue_t提供了一种高效组织和管理数据的方法。通过对队列的高效操作，开发者可以极大地提升应用程序性能和稳定性，更好地处理并发数据流。