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多线程的那点儿事(之无锁链表)

 

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前面,为了使得写操作快速进行,我们定义了顺序锁。但是顺序锁有个缺点,那就是处理的数据不能是指针,否则可能会导致exception。那么有没有办法使得处理的数据包括指针呢?当然要是这个链表没有锁,那就更好了。

 

    针对这种无锁链表,我们可以初步分析一下,应该怎么设计呢?  

 

    (1)读操作没有锁,那么怎么判断读操作正在进行呢,只能靠标志位了;

 

    (2)写操作没有锁,那么读操作只能一个线程完成;

 

    (3)写操作中如果是添加,那么直接加在末尾即可;

 

    (4)写操作中如果是删除,那么应该先删除数据,然后等到当前没有操作访问删除数据时,释放内存,但是首节点不能删除。

 

 

 

 

    普通链表的结构为,

 

 

 

typedef struct _LINK 

    int data; 

    struct _LINK* next; 

}LINK; 

typedef struct _LINK

{

    int data;

    struct _LINK* next;

}LINK;    假设此时有32个线程在访问链表,那么可以定义一个全局变量value,每一个bit表示一个thread,读操作怎么进行呢,

 

 

void read_process() 

    int index = get_index_from_threadid(GetThreadId()); 

    InterLockedOr(&value, 1 << index); 

    /* read operation */ 

    InterLockedAnd(&value, ~(1<< index));     

void read_process()

{

    int index = get_index_from_threadid(GetThreadId());

    InterLockedOr(&value, 1 << index);

    /* read operation */

    InterLockedAnd(&value, ~(1<< index));   

}    那么,写操作怎么进行呢,

 

 

void write_process_add(LINK* pHead, LINK* pLink) 

    /* add link to the tail of list */ 

 

void write_process_del(LINK* pHead, LINK* pLink) 

    delete_link_from_list(pHead, pLink); 

    while(1){ 

        if(0 == value) 

            break; 

         Sleep(100); 

    } 

 

    free(pLink); 

void write_process_add(LINK* pHead, LINK* pLink)

{

    /* add link to the tail of list */

}

 

void write_process_del(LINK* pHead, LINK* pLink)

{

    delete_link_from_list(pHead, pLink);

    while(1){

        if(0 == value)

            break;

         Sleep(100);

    }

 

    free(pLink);

}    其中链表的删除操作为,

 

 

 

/*

*  From:  

*    ->   a  ->  b -> c -> d

*

*  To:

*        -----------------

*        |               V

*    ->  a        b  ->  c ->d 

*                               

*/ 

/*

*  From: 

*    ->   a  ->  b -> c -> d

*

*  To:

*        -----------------

*        |               V

*    ->  a        b  ->  c ->d

*                              

*/

 

 

 

 

总结:

    (1)这种无锁链表有很多局限:多读少写、注意使用原子操作、不能删除头结点、数据只能添加到尾部、注意删除顺序和方法、读线程个数有限制等等;

 

    (2)写操作在操作前需要等待所有的读操作,否则有可能发生异常;

 

    (3)写操作不能被多个线程使用;

 

    (4)无锁链表应用范围有限,只是特殊情况下的一种方案而已。

补充:软件开发 , 其他 ,
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