不断迭代的线程安全的 Unordered_map

Posted 2023-02-21

【中文标题】不断迭代的线程安全的 Unordered_map

【英文标题】：Thread-Safe Unordered Map that is being Continuously Iterated Over

【发布时间】：2015-05-26 21:43:49

【问题描述】：

我有可以使用以下模板访问的类集合：

template <typename T> using RegistryMap = std::unordered_map <std::string, T *>;
template <typename T> class Registry 
  static RegistryMap<T> registry;

public:
  static T* get(const std::string& name) 
    auto it = registry.find(name);
    return it == registry.end() ? nullptr : it->second;
  

  static const RegistryMap<T>& getAll() 
    return registry;
  

 static bool add(const std::string &name, T *object) 
    T* &store = registry[name];
    if (store)
      return false;
    else 
      store = object;
      return true;
    
  

  static bool remove(const std::string &name) 
    auto it = registry.find(name);
    if (it == registry.end())
      return false
    else 
      registry.erase(it);
      return true;
    
  
;

此注册表中的许多类都定义了一个名为 run 的方法，线程线程将调用该方法的紧密循环。发生这种情况时，其他线程可能会使用上述方法从地图中添加/删除元素。

void workerThread() 
     examples = Registry<ExampleClass>::getAll();
     auto it = examples.begin();
     while (true) 
         if (it != examples.end())
             it++->second->run();
         else
             it = examples.begin();
     

有没有办法让这个模板线程安全？我可以向 Registry 模板类添加一个静态锁，并在 add 或 remove 方法中获取它。但是我该如何处理紧环线呢？特别是在注册表变得非常大的情况下。如有必要，可以替换 unordered_map 并损失线性查找时间。

【问题讨论】：

为什么不简单地使用循环链表呢？这样你根本不需要锁定，只需要确保你以正确的顺序进行插入/删除......

@Amit 链表在某些情况下可能是完美的，但它不允许 O(1) （或接近它）访问某些命名条目。据推测，OP 想要这样的东西。

@AmiTavory - 引用：如有必要，可以替换 unordered_map 并失去线性查找时间。不仅如此，如果 O(1) 很重要，则可以使用映射将键链接到列表中的链接以便直接访问。

@Amit 你是对的 - 错过了。 OP 有可能（或不可能）更愿意 保留 O(1) 访问权限，尽管他愿意 失去它。尽管如此，您上面的两个 cmets 是正确的。

@AmiTavory - 你说服我添加这个作为答案:-)

【参考方案1】：

一种简单的方法是使用循环链表。这根本不需要锁定 - 只需确保插入和删除是列表本身的原子操作（很容易实现）。

如果线性查找很重要，可以通过在键（字符串...）和列表中的链接之间保存映射来扩展解决方案，以便于删除或任何其他操作。

【参考方案2】：

有无数种方法。这是一个非常简单的方法，实现错误的可能性很小。

在您的内部实现中，不要保留单个哈希表，而是 p 对哈希表和锁（p 是一些素数）。

要修改（即插入或删除）条目，首先找到其哈希值，然后将其取模到 p 表之一，然后锁定并执行操作。

与此同时，紧密循环线程将遍历 p 组。对于每个组，它将锁定锁，遍历该组，然后释放它。

在 p 中有一个权衡。 p 的值太小（相对于对象的总数）将导致锁定竞争的高概率。 p 的值太高将导致紧密循环线程的锁定到有效负载操作开销很高。

根据情况，您可能还需要考虑读写锁，只有修改操作才具有写访问权限。