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linux中编写自己的并发队列类(Queue 并发阻塞队列)(编写自己的linux系统)

编辑:rootadmin

设计并发队列

上述代码是有效的。但是,请考虑这样的情况:您有一个很长的队列(可能包含超过 , 个元素),而且在代码执行期间的某个时候,从队列中读取数据的线程远远多于添加数据的线程。因为添加和取出数据操作使用相同的互斥锁,所以读取数据的速度会影响写数据的线程访问锁。那么,使用两个锁怎么样?一个锁用于读取操作,另一个用于写操作。给出修改后的 Queue 类。

设计并发阻塞队列

目前,如果读线程试图从没有数据的队列读取数据,仅仅会抛出异常并继续执行。但是,这种做法不总是我们想要的,读线程很可能希望等待(即阻塞自身),直到有数据可用时为止。这种队列称为阻塞的队列。如何让读线程在发现队列是空的之后等待?一种做法是定期轮询队列。但是,因为这种做法不保证队列中有数据可用,它可能会导致浪费大量 CPU 周期。推荐的方法是使用条件变量,即 pthread_cond_t 类型的变量。

并发阻塞队列设计有两个要注意的方面:

1.可以不使用 pthread_cond_broadcast,而是使用 pthread_cond_signal。但是,pthread_cond_signal 会释放至少一个等待条件变量的线程,这个线程不一定是等待时间最长的读线程。尽管使用 pthread_cond_signal 不会损害阻塞队列的功能,但是这可能会导致某些读线程的等待时间过长。

2.可能会出现虚假的线程唤醒。因此,在唤醒读线程之后,要确认列表非空,然后再继续处理。强烈建议使用基于 while 循环的 pop()。

设计有超时限制的并发阻塞队列

在许多系统中,如果无法在特定的时间段内处理新数据,就根本不处理数据了。例如,新闻频道的自动收报机显示来自金融交易所的实时股票行情,它每 n 秒收到一次新数据。如果在 n 秒内无法处理以前的一些数据,就应该丢弃这些数据并显示最新的信息。根据这个概念,我们来看看如何给并发队列的添加和取出操作增加超时限制。这意味着,如果系统无法在指定的时间限制内执行添加和取出操作,就应该根本不执行操作。

设计有大小限制的并发阻塞队列

最后,讨论有大小限制的并发阻塞队列。这种队列与并发阻塞队列相似,但是对队列的大小有限制。在许多内存有限的嵌入式系统中,确实需要有大小限制的队列。对于阻塞队列,只有读线程需要在队列中没有数据时等待。对于有大小限制的阻塞队列,如果队列满了,写线程也需要等待。

要注意的第一点是,这个阻塞队列有两个条件变量而不是一个。如果队列满了,写线程等待 _wcond 条件变量;读线程在从队列中取出数据之后需要通知所有线程。同样,如果队列是空的,读线程等待 _rcond 变量,写线程在把数据插入队列中之后向所有线程发送广播消息。如果在发送广播通知时没有线程在等待 _wcond 或 _rcond,会发生什么?什么也不会发生;系统会忽略这些消息。还要注意,两个条件变量使用相同的互斥锁。

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