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volatile修飾,表示一個變量不進行寄存器優化,每次使用必須從內存中讀取。

在兩個線程間通信的時候,使用這個修飾,可以減少對鎖的依賴。這意味著降低死鎖的機會,提高效率。

我們假設存在兩個線程,A和B。我們在A和B之間建立兩條通道,A到B的通道和B到A的通道。

每個通道都有兩個狀態,當前有貨和當前沒貨。這個狀態用volatile來修飾,并確保它的寫操作是原子操作

我們先考慮A到B的通道,考慮通一個,另一個通道就反方向建立起來就可以了。

在A到B的通道中:
  - A來檢查通道的狀態,是否是當前沒貨。如果是,就把貨放到通道里,然后修改通道狀態為當前有貨。
  - B來檢查通道的狀態,是否是當前有貨。如果是,就把貨從通道里取出,然后修改通道狀態為當前沒貨。

以上兩個步驟因為是在A、B兩個線程內同步進行的,所以沒有標注順序號。


用上面的步驟,不論貨有多大,多么復雜。他們的讀寫操作都被這個修飾為volatile的狀態給限制在他們應該在的那個線程。

通過分析,我們總結出一個無鎖通信的結論:用volatile的狀態檢查和原子操作的狀態修改,隔離數據讀寫。

雖然現在只是在兩個線程間進行通信,不過這個結論,卻可以應用到多個線程同時參與的環境。


posted on 2010-05-05 19:42 飯中淹 閱讀(2319) 評論(11)  編輯 收藏 引用 所屬分類: 數據算法分析

評論

# re: 無鎖線程通信(1) 2010-05-05 20:25 shbooom
檢查,置位是兩個原子操作,所以還是不安全  回復  更多評論
  

# re: 無鎖線程通信(1) 2010-05-05 21:05 飯中淹
@shbooom
不會,這是絕對安全的。
檢查成功后,置位權就在自己手中了,所以不存在不安全的情況。
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# re: 無鎖線程通信(1) 2010-05-06 09:23 fcc
無鎖編程沒這么簡單吧?樓主你想象的情況太理想化了,A線程生產出來一個貨物,接下來B線程就消費一個貨物。可是當通道中已經有貨還沒消費掉,A線程又生產出來了怎么辦?一、丟棄;二、等待B消費完當前貨物,然后放入通道中;三、讓通道貨物為一個容器,通道狀態依然在有貨狀態下A線程直接修改貨物容器。都是有問題的。方法一不適應絕大多數需求。方法二意味著低效。方法三意味著有可能兩個線程同時寫一個容器,絕對線程不安全。如果容器本身是線程安全的,那倒也行。可是容器是線程安全的意味著鎖在容器內部實現了,依然不是無鎖編程。以上是我的考慮,如有不周,請指教。  回復  更多評論
  

# re: 無鎖線程通信(1) 2010-05-06 10:32 飯中淹
@fcc
無鎖編程確實沒有這么簡單。
這個例子,你仔細看每一句話,其實說的是你第二種方法。也就是互相等待的方法。低效是肯定的。
這個是第一部分,從簡單的開始說起,慢慢的深入進去。
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# re: 無鎖線程通信(1) 2010-05-06 11:27 愛飯盒
不是低效的問題,是僅一個標識位不能做到同步,要做到同步,需要指令支持檢查置位做為一個原子操作。好像有cpu支持的。比如checkAndSet(flag)調用做為一個原子操作。否則就存在如下亂序。
if(A.check_flag() == 1 )
{
//線程A被掛起。
//線程B:if(B.check_flag() == 1) 此時也是為真,B.set_flag(0); 消耗掉資源,resource--;
//線程A被喚醒,
//線程A:A.set_flag(0);消耗資源. resource--;此時資源其實已經被消耗過了,A仍然可以去消耗。
//B.set_flag(1);
}
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# re: 無鎖線程通信(1) 2010-05-06 12:13 飯中淹
@愛飯盒
請你認真看清楚,我就不解釋了。  回復  更多評論
  

# re: 無鎖線程通信(1) 2010-05-06 12:21 陳昱(CY)
那個通道狀態“是否有貨”實際就是鎖,確實沒有同步起來  回復  更多評論
  

# re: 無鎖線程通信(1) 2010-05-06 12:33 小時候可靚了
嗯,這個方案還是可以滴。。
許多項目的源碼里也有用到。。
但他們同樣提供了帶鎖的方案。

估計這種簡單的無鎖有些局限,至于具體原因不知道。

先頂一個。希望你下一篇寫得更高深!  回復  更多評論
  

# re: 無鎖線程通信(1) 2010-05-06 12:49 bygreen
樓主最好實現個測試代碼,測試通過才行  回復  更多評論
  

# re: 無鎖線程通信(1)[未登錄] 2010-05-06 13:25 cppexplore
如果不考慮線程wait和signal的問題,僅僅是讀寫問題,不加鎖可行,我覺得前提是:
(1)只有兩個線程參與,存在point_r 讀指針和point_w 寫指針 兩個變量。
(2)只有讀數據線程 寫變量point_r , 只有寫數據線程 寫變量 point_w 。寫就是一個變量的寫操作只在一個線程內進行,其他線程只讀。

原子性操作不能借助語言層面的volatile實現,必須借助基于硬件的基本原語完成。最近常說的lock_free編程,具體實現是spin_lock,基于CAS原語實現,是因為沒有借助內核態的鎖而著稱。

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# re: 無鎖線程通信(1) 2010-05-06 15:13 飯中淹
@cppexplore
本篇文章序號(1)  回復  更多評論
  

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