C++無(wú)鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)示例詳解
無(wú)鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
無(wú)鎖并非真正無(wú)鎖，正如零拷貝并非零次拷貝。
實(shí)現(xiàn)
多生產(chǎn)者多消費(fèi)者隊(duì)列
// 基于自旋鎖（或者CAS，原理相同，后者實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜）
// 通過(guò)atomic庫(kù)中atomic_flag類進(jìn)行實(shí)現(xiàn)自旋達(dá)到多生產(chǎn)者多消費(fèi)者同步。
#include <iostream>
#include <atomic>
class Queue {
atomic_flag spin_push_flag = false, spin_pop_flag = false;
public:
void Push() {
// 自旋+上鎖
while (spin_push_flag.test_and_set())
;
// working...
// 解鎖
spin_push_flag.clear();
}
void Pop() {
// 自旋+上鎖
while (spin_pop_flag.test_and_set())
;
// working...
// 解鎖
spin_pop_flag.clear();
}
};單生產(chǎn)者單消費(fèi)者隊(duì)列
// 類似內(nèi)核kfifo
#include <iostream>
#include <mutex>
class Queue {
private:
mutex mutex_push, mutex_pop;
public:
void Push() {
lock_gurad<mutex> lck(mutex_push);
// working...
}
void Pop() {
lock_gurad<mutex> lck(mutex_pop);
// working...
}
};測(cè)試
前提：
每次主線程十次循環(huán)建立100個(gè)線程訪問(wèn)隊(duì)列，即1k線程并發(fā)。取100次平均值。一共三個(gè)版本：互斥鎖單線程訪問(wèn)a、單生產(chǎn)者單消費(fèi)者b、多生產(chǎn)者多消費(fèi)者c。
| 場(chǎng)景 | 結(jié)果 |
|---|---|
| Push和Pop接口不工作 | a和b時(shí)間相仿；c是前二100倍 |
| Push和Pop接口處理一些簡(jiǎn)單工作 | a和b時(shí)間相仿；c是前二的10倍 |
| Push和Pop接口處理一些較耗時(shí)工作 | b最快；c其次，為b的2倍；a最慢，為b的7-8倍 |
總結(jié)
綜合來(lái)看：?jiǎn)紊a(chǎn)者單消費(fèi)者模型效率最優(yōu)（Linux內(nèi)核kfifo）。不過(guò)具體使用何種模型實(shí)現(xiàn)線程安全，要根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行選擇，并且多測(cè)試，才能夠達(dá)到最佳模型的選擇。此處仍有一點(diǎn)未提及：若要實(shí)現(xiàn)多線程并發(fā)訪問(wèn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即單生產(chǎn)者單消費(fèi)者或者多生產(chǎn)者多消費(fèi)者，仍需要盡量避免共同數(shù)據(jù)的訪問(wèn)防止segment fault。
以上就是C++無(wú)鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C++無(wú)鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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