是否存在多个读取或写入线程的无锁队列？

Posted 2021-04-07

我在想，当多个线程正在读写时，是否有可能拥有无锁队列？我已经看到了一个带有无锁队列的实现，它可以使用一个读取线程和一个写入线程但不会超过一个。可能吗？我认为不是。可以/有人想要证明吗？

答案

有多种算法可用，我最终实现了An Optimistic Approach to Lock-Free FIFO Queues，它通过指针标记避免了ABA问题（需要CMPXCHG8B上的x86指令），并且它在生产应用程序（用Delphi编写）中运行良好。 （Another version, with Java code）

然而，要真正无锁，你还需要一个无锁内存分配器 - 参见Scalable Lock-Free Dynamic Memory Allocation（在Concurrent Building Block中实现）或NBMalloc（但到目前为止，我没有使用其中一个）。

您可能还想查看optimistic lock-free FIFO queues impl?的答案

另一答案

Java的无锁队列实现允许读写。这项工作是通过比较和设置操作（这是一个单CPU指令）完成的。

ConcurrentLinkedQueue使用一种方法，在这种方法中，线程可以帮助彼此从队列中读取（或轮询）对象。由于它是链接的，队列的头部可以接受写入，而队列的尾部可以接受读取（假设有足够的空间）。所有这些都可以并行完成，并且完全是线程安全的。

另一答案

使用.NET 4.0，有ConcurrentQueue(T) Class。 简而言之，根据C＃4.0，这是一个无锁实现。另见blog entry。

另一答案

您并不特别需要锁，而是从队列中删除内容的原子方法。没有锁定和原子test-and-set指令也可以这样做。

另一答案

Primoz Gabrijelcic（Delphi Geek）在OmniThreadLibrary中有一个动态锁定免费队列：http://www.thedelphigeek.com/2010/02/omnithreadlibrary-105.html

另一答案

使用.NET 4.0，有ConcurrentQueue Class。

Sample

https://dotnetfiddle.net/ehLZCm

public static void Main()
{
    PopulateQueueParallel(new ConcurrentQueue<string>(), 500);
}

static void PopulateQueueParallel(ConcurrentQueue<string> queue, int queueSize)
{
    Parallel.For(0, queueSize, (i) => queue.Enqueue(string.Format("my message {0}", i)));
    Parallel.For(0, queueSize,
        (i) =>
        {
            string message;
            bool success = queue.TryDequeue(out message);
            if (!success)
                throw new Exception("Error!");

            Console.WriteLine(message);
        });
}