并发编程(6)基于锁的并发数据结构设计
主要内容:
- 并发数据结构设计的意义
- 指导如何设计
- 实现为并发设计的数据结构
如果一种数据结构可以被多个线程所访问,其要不就是绝对不变的(其值不会发生变化,
并且不需同步),要不程序就要对数据结构进行正确的设计,以确保其能在多线程环境下能够
(正确的)同步。一种选择是使用独立的互斥量,其可以锁住需要保护的数据,另一种选择是设计一种能够并发访问的数据结构。第一种使用互斥量,在同一时间只有一个线程可以访问数据,实际是一种串行的序列化访问。显示的组织了多线程对数据结构的并发访问。
所以,缩小保护区域,减少序列化访问,就能提高并发。允许线程并发读取的数据结构并不少见,而对数据结构的修改,必须是单线程独立访问。所以不可能完全实现并发,只能让序列化访问最小化。
一、基于锁的并发数据结构
基于锁的并发数据结构设计,需要确保访问线程持有锁的时间最短。都是在保证数据结构是线程安全的前提下。在设计数据结构,考虑以下问题:
- 锁的范围中的操作,是否允许在所外执行?
- 数据结构中不同的区域是否能被不同的互斥量所保护?
- 所有操作都需要同级互斥量保护吗?
- 能否对数据结构进行简单的修改,以增加并发访问的概率,且不影响操作语义?
1、使用锁实现一个线程安全的栈
1 #include <exception> 2 struct empty_stack: std::exception 3 { 4 const char* what() const throw(); 5 }; 6 template<typename T> 7 class threadsafe_stack 8 { 9 private: 10 std::stack<T> data; 11 mutable std::mutex m; 12 public: 13 threadsafe_stack(){} 14 threadsafe_stack(const threadsafe_stack& other) 15 { 16 std::lock_guard<std::mutex> lock(other.m); 17 data=other.data; 18 } 19 threadsafe_stack& operator=(const threadsafe_stack&) = delete; 20 void push(T new_value) 21 { 22 std::lock_guard<std::mutex> lock(m); 23 data.push(std::move(new_value)); // 1 24 } 25 std::shared_ptr<T> pop() 26 { 27 std::lock_guard<std::mutex> lock(m); 28 if(data.empty()) throw empty_stack(); // 2 29 std::shared_ptr<T> const res( 30 std::make_shared<T>(std::move(data.top()))); // 3 31 data.pop(); // 4 32 return res; 33 } 34 void pop(T& value) 35 { 36 std::lock_guard<std::mutex> lock(m); 37 if(data.empty()) throw empty_stack(); 38 value=std::move(data.top()); // 5 39 data.pop(); // 6 40 } 41 bool empty() const 42 { 43 std::lock_guard<std::mutex> lock(m); 44 return data.empty(); 45 } 46 };
线程安全队列——使用锁和条件变量
线程安全队列——使用细粒度锁和条件变量
(参考《并发编程》,先占坑以后补上没有实战经验看不太懂)
二、使用锁设计更加复杂的数据结构
编写一个使用锁的线程安全查询表
编写一个使用锁的线程安全链表
转载于:https://www.cnblogs.com/huangfuyuan/p/9131666.html
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