多執行緒無鎖佇列的實現
阿新 • • 發佈：2019-01-06
一、什麼是多執行緒無鎖佇列？
多執行緒無鎖佇列還是有鎖的，只不過是用了cpu層面的CAS原子操作，用到這個操作，只需要在取佇列元素和新增佇列元素的時候利用CAS原子操作，就可以保證多個執行緒對佇列元素的有序存取；
二、什麼是CAS操作？
CAS = Compare & Set，或是 Compare & Swap；
在windows和Linux平臺均有系統api函式，同時在c++11中也有實現；
//下面這個函式操作在CPU層面是原子操作，這是實現無鎖佇列的基礎；
//這個函式的意思是：只有當dest的只和accum的值相等的時候，才將newval賦值給accum；
//到現在你還是無法理解,為什麼這個操作就可以實現多執行緒對佇列元素的有序操作了呢？
bool
compare_and_swap (int
*accum, int
*dest, int
newval)
{
if
( *accum == *dest ) {
*dest
= newval;
return
true;
}
return
false;
}
下面我們用一個demo程式，比較一下使用CAS和不使用CAS存取一個棧的操作；
因為demo程式中使用的是c++11的CAS操作，因此我們先了解一下CAS在C++11中的表現形式；
void test_c11CAS(){
std::atomic<int>head = 1;
inta = 10;
intb = 2;
head.compare_exchange_weak(a,b);
cout
<< "head=" << head << '\n'
<< "a=" << a << '\n'
<< "b=" << b << endl;
}
我們瞭解了c++11的CAS原子操作，我們來看下它到底是怎麼才佇列的操作中發揮作用的 無鎖佇列的效率 ABA的解決方法： 1.把CAS中比較的地址做標記，擴大比較現場，有一個方法就是對指向節點的指標加標記tag，這個方法叫做CAS2，目前不是所有平臺CPU都支援，只有新的x86平臺支援； 2.使用陣列或者佇列，預先分配好空間，在實際的取佇列元素和入佇列元素的時候不涉及地址空間的申請，因此避免了ABA的問題。 多執行緒無鎖佇列在開發中的使用，