無鎖隊列的實現
阿新 • • 發佈:2017-07-04
fun del isempty data 測試 ++ 末尾 class pop
鎖是高性能程序的殺手,但是為了保證數據的一致性,在多線程的應用環境下又不得不加鎖。但是在某些特殊的場景下, 是可以通過優化數據結構來達到無鎖的目的。那麽我們就來看一下如何實現一個無鎖隊列。
隊列:眾所周知,就是先進先出。 出隊列的時候從隊列頭取出一個結點;入隊列的時候,將結點添加到隊列尾部。當多線程同時操作一個隊列讀寫時,顯然就需要加鎖。但是在單讀單寫的這種多線程應用時,是可以做到無鎖的。直接上代碼
#ifndef _QUEUE_H_ #define _QUEUE_H_ template<class T> class node { public: T* pdata; node* next; }; template<class T> class queue { private: node<T> *front; node<T> *tear; public: queue(); ~queue(); bool isempty(); T* pop(); void push(T *p); }; template<classT> queue<T>::queue() { node<T> *pnode = new node<T>(); front = pnode; tear = pnode; } template<class T> queue<T>::~queue() { node<T> *cur = front; node<T> *next = NULL; while(cur) { next = cur->next;delete cur->pdata; delete cur; cur = next; } } template<class T> bool queue<T>::isempty() { if(front == tear) return true; return false; } template<class T> void queue<T>::push(T *p) { node<T> *pnode = new node<T>(); tear->pdata = p; tear->next = pnode; tear = pnode; } template<class T> T* queue<T>::pop() { if(isempty()) return NULL; node<T>* pnode = front; T* p = pnode->pdata; front = front->next; delete pnode; return p; } #endif
下面是測試代碼:
#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include "queue.h" void* fun1(void *p) { queue<int> *q = (queue<int>*)p; int i = 0; while(1) { int *tmp = q->pop(); if(tmp) { if(*tmp != i++) printf("err\n"); delete tmp; } } } void* fun2(void *p) { queue<int> *q = (queue<int>*)p; int i = 0; while(1) { int *tmp = new int(i++); q->push(tmp); } } int main() { queue<int> q; pthread_t t1,t2; pthread_create(&t1,NULL ,fun1 ,&q); pthread_create(&t2,NULL, fun2 ,&q); pthread_join(t1,NULL); pthread_join(t2,NULL); return 0; }
原理其實很簡單,就是在隊列的末尾添加一個空節點。這樣在隊列非空的情況下,front結點與tear結點中間至少間隔一個結點。那麽當兩個線程同時插入與取出結點時,就不會存在同時操作front與tear的情況,從而保證不會出現race condition
無鎖隊列的實現