两线程间无锁进行数据同步

叁歲伎倆 2021-12-16 04:53 262阅读 0赞

转载自:http://blog.csdn.net/viewcode/article/details/7937665

线程间数据同步常用的方法就是加锁，但会引发程序挂起延迟的现象，在实时性较高的程序中不可取。

而无锁编程也有很多方法，如

[http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-lockfree/index.html][http_www.ibm.com_developerworks_cn_linux_l-cn-lockfree_index.html]

文章中，对多不同层级的数据同步方法有着详细的介绍。

据其介绍，两线程间环形缓存区无锁的方法能够比较好的解决读写问题。

我采用环形队列作为环形缓冲区的数据结构。

环形队列的实现方式也可分为线性和链式。对数据个数大小已知或在某个范围内控的情况，采用线性结构的队列，效率比较高；而对数据数量未知的情况，可采用链式结构。

在组织数据结构时，应小心以下几点：

1. 此解决方法适用于两线程间的读写问题；

2. 读者与写者必须先读写数据，后更新索引；

3. 读者线程只操作（更改）头索引，写者线程只操作（更改）尾索引，不能某线程同时操作两个索引。

4. 注意读写可能会发生溢出overflow的状况。读写前，进行判空与满的操作，若满，则需要丢数据。

5. 对线性环形队列的容量，可以设置为2^n，目的是提高循环操作取模%的效率（索引是单向递增的情况）。

对于溢出丢数据的情况，改进方法：

1. 对溢出的数据另外保存，然后加锁同步。这是个解决方法，但本身违背了原来无锁的初衷。

2. 采用链式结构作为缓冲区，数据操作频繁情况下，空间与时间的效率可能较低。嵌入式下，数据结构尽量有一个大小的限制，毕竟资源是有一定限制的，特别是在多个大的应用程序同时运行的状况下。

3. 两个队列，一个线性，一个链式，非溢出时使用线性队列处理数据；在溢出时，采用链式保存溢出的数据。够麻烦吧，效率与复杂度有时就是矛盾。

4. 丢就丢了吧，多测试丢包的情形，设置一个合理的大小，尽量减少丢数据的情况，不过，偶尔发生时，丢就丢了吧。

以上，仅仅是对两线程间数据传递的场景，无需加锁。若是多个线程同时读数据，就需要对读数据时，更改队列的代码加保护，加互斥器；同理，若是多个线程写数据，也需要对写队列的代码加互斥量。否则，仍会可能由于线程竞争造成数据被破坏的情况。 当然，写数据，和读数据 采用不同的互斥器。

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今天跟几个做嵌入式的同事讨论，嵌入式下能否使用c++ STL，他们都不怎么应用STL的，原因是资源毕竟有限。

不过看网上的讨论，很多人还是支持使用STL，在编译器支持的情况下，提高开发效率。

在使用时，尽量注意下资源的使用情况，比如数据结构的大小有个限制，不要无限增大。（可能，随着软硬件资源的扩展，这种情况根本不用考虑了）

[http_www.ibm.com_developerworks_cn_linux_l-cn-lockfree_index.html]: http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-lockfree/index.html

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