設計并發隊列
template <typename T>
class Queue
{
public:
Queue( )
{
pthread_mutex_init(&_lock, NULL);
}
~Queue( )
{
pthread_mutex_destroy(&_lock);
}
void push(const T& data);
T pop( );
private:
list<T> _list;
pthread_mutex_t _lock;
};
template <typename T>
void Queue<T>::push(const T& value )
{
pthread_mutex_lock(&_lock);
_list.push_back(value);
pthread_mutex_unlock(&_lock);
}
template <typename T>
T Queue<T>::pop( )
{
if (_list.empty( ))
{
throw "element not found";
}
pthread_mutex_lock(&_lock);
T _temp = _list.front( );
_list.pop_front( );
pthread_mutex_unlock(&_lock);
return _temp;
}
上述代碼是有效的。但是，請考慮這樣的情況：您有一個很長的隊列（可能包含超過 100,000 個元素），而且在代碼執行期間的某個時候，從隊列中讀取數據的線程遠遠多于添加數據的線程。因為添加和取出數據操作使用相同的互斥鎖，所以讀取數據的速度會影響寫數據的線程訪問鎖。那么，使用兩個鎖怎么樣？一個鎖用于讀取操作，另一個用于寫操作。給出修改后的 Queue 類。
template <typename T>
void Queue<T>::push(const T& value )
{
pthread_mutex_lock(&_wlock);
_list.push_back(value);
pthread_mutex_unlock(&_wlock);
}
template <typename T>
T Queue<T>::pop( )
{
if (_list.empty( ))
{
throw "element not found";
}
pthread_mutex_lock(&_rlock);
T _temp = _list.front( );
_list.pop_front( );
pthread_mutex_unlock(&_rlock);
return _temp;
}
設計并發阻塞隊列
目前，如果讀線程試圖從沒有數據的隊列讀取數據，僅僅會拋出異常并繼續執行。但是，這種做法不總是我們想要的，讀線程很可能希望等待（即阻塞自身），直到有數據可用時為止。這種隊列稱為阻塞的隊列。如何讓讀線程在發現隊列是空的之后等待？一種做法是定期輪詢隊列。但是，因為這種做法不保證隊列中有數據可用，它可能會導致浪費大量 CPU 周期。推薦的方法是使用條件變量，即 pthread_cond_t 類型的變量。
private:
list<T> _list;
pthread_mutex_t _lock;
pthread_mutexattr_t _attr;
pthread_cond_t _cond;
};
template <typename T>
T BlockingQueue<T>::pop( )
{
pthread_mutex_lock(&_lock);
while (_list.empty( ))
{
pthread_cond_wait(&_cond, &_lock) ;
}
T _temp = _list.front( );
_list.pop_front( );
pthread_mutex_unlock(&_lock);
return _temp;
}
template <typename T>
void BlockingQueue <T>::push(const T& value )
{
pthread_mutex_lock(&_lock);
const bool was_empty = _list.empty( );
_list.push_back(value);
pthread_mutex_unlock(&_lock);
if (was_empty)
pthread_cond_broadcast(&_cond);
}
并發阻塞隊列設計有兩個要注意的方面：
1.可以不使用 pthread_cond_broadcast，而是使用 pthread_cond_signal。但是，pthread_cond_signal 會釋放至少一個等待條件變量的線程，這個線程不一定是等待時間最長的讀線程。盡管使用 pthread_cond_signal 不會損害阻塞隊列的功能，但是這可能會導致某些讀線程的等待時間過長。
2.可能會出現虛假的線程喚醒。因此，在喚醒讀線程之后，要確認列表非空，然后再繼續處理。強烈建議使用基于 while 循環的 pop()。
設計有超時限制的并發阻塞隊列
在許多系統中，如果無法在特定的時間段內處理新數據，就根本不處理數據了。例如，新聞頻道的自動收報機顯示來自金融交易所的實時股票行情，它每 n 秒收到一次新數據。如果在 n 秒內無法處理以前的一些數據，就應該丟棄這些數據并顯示最新的信息。根據這個概念，我們來看看如何給并發隊列的添加和取出操作增加超時限制。這意味著，如果系統無法在指定的時間限制內執行添加和取出操作，就應該根本不執行操作。