首次接触无锁数据结构的设计,请各位大佬多多指教~~~ CAS(Compare && Swap)原子操作 CAS是无锁(lock free)的数据结构的基础。...false; } CAS相似的原子操作: fetch and add,一般用来对变量做+1的原子操作 test and set, 写值到内存位置并传回其旧值 test test and set : 和双检查锁一样为了减少对锁的多次竞争...,对锁的竞争代价比普通判断锁的状态要大,这里需要着重强调,在high level programming的背景下,尽量少用双重检测锁的形式,因为第二次检查和设置并不一定是原子操作。... bool atomic_compare_exchange_weak( volatile std::atomic* obj, T* expected, T desired ); 无锁队列的链表实现...用数组实现无锁队列 无锁队列可以用ring buffer实现,定位head和tail可以声明两个计数器,一个用来计数EnQueue的次数,一个用来计数DeQueue的次数,当队列满或空,可以抛出异常,没有内存泄露的问题
无锁开发过程中,对于多线程多进程的并发和并行的几乎是编程不可避免的事情,特别在涉及对于数据进行修改或者添加的时候。这个时候就需要锁的出现,锁有多种类型,互斥锁,自旋锁。...无锁队列实现下边是一个无锁队列一个简单类的实现。...} e = np->_data; _head->next = np->next; delete np; return true;}bool pop2(ElemType &e){ //无锁并发移除队列...while(_head){ tmp = _head->next;printf("_head:%p\n", _head); delete _head;_head = tmp; }}};上述无锁队列的实现比较常见...主要的实现看点是 push2 和 pop2 的操作。我们首先需要确定并发情况下,可能会有多个线程同时向这个队列中插入元素的可能,因此需要通过一个循环来对其进行插入和删除操作。
关于无锁队列的实现,网上有很多文章,虽然本文可能和那些文章有所重复,但是我还是想以我自己的方式把这些文章中的重要的知识点串起来和大家讲一讲这个技术。下面开始正文。...目录 关于CAS等原子操作 无锁队列的链表实现 CAS的ABA问题 解决ABA的问题 用数组实现无锁队列 小结 关于CAS等原子操作 ?...有了这个原子操作,我们就可以用其来实现各种无锁(lock free)的数据结构。...用数组实现无锁队列 本实现来自论文《Implementing Lock-Free Queues》 使用数组来实现队列是很常见的方法,因为没有内存的分部和释放,一切都会变得简单,实现的思路如下: 1)数组队列应该是一个...小结 以上基本上就是所有的无锁队列的技术细节,这些技术都可以用在其它的无锁数据结构上。 1)无锁队列主要是通过CAS、FAA这些原子操作,和Retry-Loop实现。
锁是高性能程序的杀手,但是为了保证数据的一致性,在多线程的应用环境下又不得不加锁。但是在某些特殊的场景下, 是可以通过优化数据结构来达到无锁的目的。那么我们就来看一下如何实现一个无锁队列。...队列:众所周知,就是先进先出。 出队列的时候从队列头取出一个结点;入队列的时候,将结点添加到队列尾部。当多线程同时操作一个队列读写时,显然就需要加锁。...但是在单读单写的这种多线程应用时,是可以做到无锁的。...front; T* p = pnode->pdata; front = front->next; delete pnode; return p; } #endif 原理其实很简单...可见,加锁版本所耗时间,差不多为无锁版本的1.5倍以上。
写作目的 说到无锁,其实就是用cas,不过我在百度上搜java实现无锁队列的文章其实不多,所以自己用cas和volatile实现一下,线程安全那是必须的。...无锁队列 package untils; import java.lang.reflect.Field; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger...比如此时此刻 队列里有2个元素A和B。现在2个线程按照下面的顺序执行,其实理论上出队顺序是没有问题的,只不过后面的先打印了,给了一种先出队的错觉。...收获 其实JAVA 无锁队列/栈_meiyongdesan的博客-CSDN博客 这个里面使用AtomicReference实现的,主要想用他的cas;但是我感觉有些绕,所以就自己用unsafe类实现cas...参考 JAVA 无锁队列/栈_meiyongdesan的博客-CSDN博客 说说Java的Unsafe类 - 简书 关于通过Unsafe.getUnsafe()方法拿Unsafe对象抛出SecurityException
一、前言在计算机科学领域,队列是一种常见的数据结构,用于在多线程或多进程环境中进行有效的消息传递和任务调度。然而,传统的队列实现通常使用锁来保护共享资源,这可能导致性能瓶颈和可伸缩性问题。...为了克服这些限制,无锁队列应运而生。无锁队列通过采用特殊的算法和数据结构,使多个线程可以并发地访问队列,而无需使用锁来保护共享资源。其中,基于循环数组的无锁队列是一种经典的实现方式。...本文将深入探讨基于循环数组的无锁队列的原理和优势。我们将介绍循环数组的基本概念,并解释如何通过适当的算法和技术实现无锁性。...通过对比传统的锁保护队列和无锁队列,我们将揭示无锁队列的性能提升和可伸缩性优势。此外,我们还将探讨基于循环数组的无锁队列在实际应用中的挑战和注意事项。...我们将分享一些实际案例和经验教训,帮助读者更好地理解和应用无锁队列。通过阅读本文,您将深入了解基于循环数组的无锁队列的强大功能和潜力,以及如何利用它们来提升系统性能和可伸缩性。
作者:范健 导语: 共享内存无锁队列是老调重弹了,相关的实现网上都能找到很多。但看了公司内外的很多实现,都有不少的问题,于是自己做了重新实现。...为什么需要共享内存无锁队列? 为了便于查找定位问题,需要做一个日志收集跟踪系统,每个业务模块都需要调用SDK输出格式化的本地日志并将日志发送到远端。...又因为业务模块可能是多线程模式也可能是多进程模式,所以队列应该是在共享内存中。 简单的做法是,对队列的读写都加锁,但这样无疑会导致高并发下性能瓶颈就在这把锁上。所以我们需要无锁队列。...看了公司内外很多版本的无锁队列实现,多多少少都有些问题,所以自己重新实现了一个版本。 环形数组 大部分无锁队列都是用环形数组实现的,简单高效,这里也不例外。...常见的错误实现: 1 .先读取write_index,判断新的数据是否有足够的空间可以写入。 1.1 如果没有足够空间则返回队列满。 2 .如果有足够的空间,则准备写入。
无锁队列适用场景: 两个线程之间的交互数据, 一个线程生产数据, 另外一个线程消费数据,效率高 缺点:需要使用固定分配的空间,不能动态增加/减少长度,存在空间浪费和无法扩展空间问题 package...fmt.Println("PopError") } time.Sleep(1e9) } } //实现环形队列
概述 Postgresql中的大锁很多,其中ProcArrayLock和XactSLRULock使用了无锁队列优化(PG中XID的分发也可以用这种机制优化,高压场景下效果不错)。...Postgresql中的CAS无锁队列逻辑总结 PG中CAS无锁队列最简代码(所有变量为int) ProcArrayGroupClearXid ... ......,在X86下使用汇编lock锁总线cmpxchgl实现: static inline bool pg_atomic_compare_exchange_u32_impl(volatile pg_atomic_uint32...procArrayGroupNext | procArrayGroupFirst -----> procno2 这样就通过CAS形成了一个无锁队列...综上,就是Postgresql中使用CAS实现无锁队列的方法。
好像有人改进了一下设计, 参加文章 “Cache优化的并发无锁队列” http://www.docin.com/p-30332640.html ,这论文里面 “Fastforward for efficient...EWOULDBLOCK; 5 } 6 buffer[tail] = NULL; 7 tail = NEXT(tail); 8 return 0; 9 2, Michael &Scott 无锁队列...= local_head) } 类似的可以利用CAS实现无锁堆栈 代码同样来自吕慧伟的文章 struct elem { elem *link any data; } elem *qhead...“钱立兵 陈波 晏涛 徐云 孟金涛 刘涛” 等人写的“多线程并发访问无锁队列的算法研究” http://www.siat.ac.cn/xscbw/xsqk/200906/W020091127490148897561...C++无锁数据结构支持库 CDS: Concurrent Data Structures library http://libcds.sourceforge.net/ 实现了很多无锁的stack(栈
要保存多次操作的内容就要有一个类似“队列”的东西来保存,而一般的线程安全的队列,都是“有锁队列”,在性能要求很高的系统中,不希望在日志记录这个地方耗费多一点计算资源,所以最好有一个“无锁队列”,因此最佳方案就是...顾名思义,就是一个内存环,每一次读写操作都循环利用这个内存环,从而避免频繁分配和回收内存,减轻GC压力,同时由于Ring Buffer可以实现为无锁的队列,从而整体上大幅提高系统性能。...上文并没有详细说明如何具体读写Ring Buffer,但是原理介绍已经足够我们怎么写一个Ring Buffer程序了,接下来看看我在 .NET上的实现。...通常情况下我们都是使用托管锁来解决这种并发问题,但本文的目的就是要实现一个“无锁环形缓冲区”,不能在此“功亏一篑”,所以此时“信号量”上场了。...再具体实现上,我们可以实现一个“自旋锁”,循环检查此状态标记,为了防止发生死锁,还需要有锁超时机制,代码如下: void SaveFile(string fileName, stringtext) {
一、简介 1、循环缓冲区的实现原理 环形缓冲区通常有一个读指针和一个写指针。读指针指向环形缓冲区中可读的数据,写指针指向环形缓冲区中可写的缓冲区。...通过移动读指针和写指针就可以实现缓冲区的数据读取和写入。在通常情况下,环形缓冲区的读用户仅仅会影响读指针,而写用户仅仅会影响写指针。...2、概念 关于循环缓冲区(Ring Buffer)的概念,其实来自于Linux内核(Maybe),是为解决某些特殊情况下的竞争问题提供了一种免锁的方法。...上面说不加锁不是这里的锁),防止多个进程并发访问此数据结构。...所以要克服空间问题并实现磁盘 I/O 的最小化,某些程序可以将它们的跟踪数据记录在内存中,仅当请求时才转储这些数据。这个循环的、内存中的缓冲区称为循环缓冲区。
1.无锁编程与有锁编程的效率 无锁编程,即通过CAS原子操作去控制线程的同步。如果你还不知道什么使CAS原子操作,建议先去查看相关资料,这一方面的资料网络上有很多。...CAS实现的是硬件级的互斥,在线程低并发的情况下,其性能比普通互斥锁高效,但是当线程高并发的时候,硬件级互斥引入的代价与应用层的锁竞争产生的代价同样都是很大的。这时普通锁编程其实是优于无锁编程的。...如果对有锁多线程程序有良好的设计,那么可以使程序的性能在不下降的同时,实现高并发。...2.无锁编程的好处 无锁编程不需要程序员再去考虑死锁、优先反转等棘手的问题,因此在对应用程序不太复杂,而对性能要求稍高的程序中,可以采取有锁编程。...如果程序较为复杂,性能要求不高的程序中可以使用无锁编程。 3.无锁队列的实现 对于线程无锁同步方式方式的应用,我实现了一个无锁的队列。
Disruptor是LMAX公司开源的一个高效的内存无锁队列。这两天看了一下相关的设计文档和博客,下面尝试进行一下总结。 第一部分。引子 谈到并发程序设计,有几个概念是避免不了的。...一就是数据结构的问题,是选用定长的数组还是可变的链表,二是并发控问题,是使用锁还是CAS操作,是使用粗粒度的一把锁还是将队列的头、尾、和容量三个变量分开控制,即使分开,能不能避免它们落入同一个Cache...另外,为了防止生产者生产过快,在环形队列中覆盖消费者的数据,生产者要对消费者的消费情况进行跟踪,实现上就是去读取一下每个消费者当前的消费位置。...在一个生产者和一个消费者的场景中测试表明,无锁队列相比有锁队列,qps有大约10倍的提升,latency更是有几百倍的提升。不管怎么样,现在大家都渐渐都这么一个意识了:锁是性能杀手。...所以这些无锁的数据结构和算法,可以尝试借鉴来使用在合适的场景中。
作者:juliatliu,腾讯 PCG 运营开发工程师 一、无锁队列用在什么样的场景? 当需要处理的数据非常多,比如行情数据,一秒处理非常多的数据的时候,可以考虑用无锁队列。...但是如果一秒只需要处理几百或者几千的数据,是没有必要考虑用无锁队列的。用互斥锁就能解决问题,数据量相对少的时候互斥锁与无锁队列之间差别并不是很明显。 二、为什么要用无锁队列? 有锁队列会有哪些问题?...三、无锁队列的实现 3.1 一读一写的无锁队列 yqueue 是用来设计队列,ypipe 用来设计队列的写入时机、回滚以及 flush,首先我们来看 yqueue 的设计。...以上三种不同的下标都是必须的,因为队列允许任意数量的生产者和消费者围绕着它工作。已经存在一种基于循环数组的无锁队列,使得唯一的生产者和唯一的消费者可以良好的工作。它的实现相当简洁非常值得阅读。...4.8 四种线程安全队列实现性能对比 互斥锁队列 vs 互斥锁+条件变量队列 vs 内存屏障链表 vs RingBuffer CAS 实现。
对于编写多线程的朋友来说,队列具有天生的互斥性。在队列里面,一个负责添加数据,一个负责处理数据。谁也不妨碍谁,谁也离不开谁。所以,队列具有天生的并行性。...[pQueue->head]; pQueue->head = (pQueue->head + 1)% MAX_NUMBER; return OK; } 总结: (1)队列只适合两个线程并行使用...,一个压入数据,一个弹出数据 (2)队列是没有锁的并行,没有死锁的危险 (3)队列中head和tail只有在计算结束之前的时候才能进行自增运算
最近一直在研究队列的一些问题,今天楼主要分享一个高性能的队列 Disruptor 。 what Disruptor ?...本文从实战角度来大概了解一下 Disruptor 的实现原理。 why Disruptor ?...无锁设计 每个生产者或者消费者线程,会先申请可以操作的元素在数组中的位置,申请到之后,直接在该位置写入或者读取数据。...通过上面的介绍,我们大概可以了解到 Disruptor 是一个高性能的无锁队列,那么该如何使用呢,下面楼主通过 Disruptor 实现一个简单的生产者消费者模型,介绍 Disruptor 的使用 首先...小结 Disruptor 通过精巧的无锁设计实现了在高并发情形下的高性能。 另外在Log4j 2中的异步模式采用了Disruptor来处理。
序 本文整理了Single Producer/Consumer lock free Queue step by step这篇文章里头关于高性能的SPSC无锁队列使用遵循的四个原则: 单写原则 使用lazySet...Atomic*.lazySet is a performance win for single writers 单独写原则Single Writer Principle Java性能优化要点之五: 队列与
锁会导致性能降低,在特定情况可用硬件同步原语替代锁,保证和锁一样数据安全,同时提供更好性能。...用编程语言来实现,肯定是无法保证原子性的。而原语是由计算机CPU提供实现,可保证操作的原子性。 原子操作具有不可分割性,不存在并发问题。...所以在某些情况下,原语可以用来替代锁,实现一些即安全又高效的并发操作。 CAS和FAA在各种编程语言中,都有相应的实现,可直接使用,各种语言底层实现一样的。...锁实现: package main import ( “fmt” “sync” ) func main() { // 账户初始值为0元 var balance int32 balance = int32...用锁、CAS和FAA完整实现账户服务 https://github.com/shenyachen/JKSJ/blob/master/study/src/main/java/com/jksj/study/
高性能无锁队列 Disruptor Disruptor 是英国外汇交易公司 LMAX 开发的一个高性能队列,研发的初衷是解决内存队列的延迟问题,因其出色的性能表现获得 2011 Duke’s 程序框架创新奖...能够在无锁的条件下进行并行消费,也可以根据消费者之间的依赖关系进行先后消费次序。...Disruptor 高效原理: Disruptor 使用了一个 RingBuffer 替代队列,用生产者消费者指针替代锁。 生产者消费者指针使用 CPU 支持的整数自增,无需加锁并且速度很快。...artifactId> 3.4.2 命令字和数据包 /** * @author Nicestar * @description 无锁队列命令字...disruptor: buffer: size: 1048576 /** * @author Nicestar * @description 环型无锁队列 * @since 2020-
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