MemoryPool的LockFree实现

最新推荐文章于 2025-04-05 00:10:02 发布
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C++如何设计和实现缓存（cache）来减少对后端存储的访问压力
大模型大数据攻城狮的专栏
05-01 1066
缓存，简单来说，是一种临时存储机制，用于保存频繁访问的数据或计算结果，以便在后续请求中快速获取，而无需重复访问较慢的后端存储或重新计算。其核心思想是“以空间换时间”，即通过占用一定的存储空间（通常是速度更快的存储介质），来换取更低的访问延迟和更高的系统吞吐量。在计算机系统中，缓存无处不在，从硬件层面的CPU缓存，到软件层面的数据库查询缓存，再到分布式系统中的分布式缓存，均体现了这一设计理念。缓存的基本工作流程可以概括为：当系统接收到一个请求时，首先检查缓存中是否存在所需的数据；
Swoole源码学习记录（二）——三种MemoryPool（上）
ldy3243942的专栏
08-18 2659
Swoole中为了更好的进行内存管理，减少频繁分配释放内存空间造成的损耗和内存碎片，Rango设计并实现了三种不同功能的MemoryPool：FixedPool，RingBuffer和MemoryGlobal。 Rango声明了一个swMemoryPool结构体来表示一个内存池，该结构体在swoole.h头文件中501-507行声明，结构如下： typedef struct _swMemory
C# LockFreeStack类
Rocky的专栏
03-30 146
C# LockFreeStack类 LockFreeStack SpinWait /// <summary> /// SpinWait只有在SMP或多核CPU下才具有使用意义。在单处理器下，旋转非常浪费CPU时间，没有任何意义。 /// 自旋锁特性导致其比较适用一些轻量级，极短时间的多核cpu系统上的锁保护。 /// &l...
Lock Free Stack
渴死的火烈鸟
09-06 167
This example is copied from book "Java Concurrency in Practice". From this example we can learn that the lock free queue code is not correct for MPMC (multi-producer-multi-consumer) in my previous p...
#include "memoryPool.h" namespace Kama_memoryPool { MemoryPool::MemoryPool(size_t BlockSize) : BlockSize_(BlockSize) , SlotSize_(0) , firstBlock_(nullptr) , curSlot_(nullptr) , freeList_(nullptr) , lastSlot_(nullptr) {} MemoryPool::~MemoryPool() { // 把连续的block删除 Slot* cur = firstBlock_; while (cur) { Slot* next = cur->next; // 等同于 free(reinterpret_cast<void*>(firstBlock_)); // 转化为 void 指针，因为 void 类型不需要调用析构函数，只释放空间 operator delete(reinterpret_cast<void*>(cur)); cur = next; } } void MemoryPool::init(size_t size) { assert(size > 0); SlotSize_ = size; firstBlock_ = nullptr; curSlot_ = nullptr; freeList_ = nullptr; lastSlot_ = nullptr; } void* MemoryPool::allocate() { // 优先使用空闲链表中的内存槽 Slot* slot = popFreeList(); if (slot != nullptr) return slot; Slot* temp; { std::lock_guard<std::mutex> lock(mutexForBlock_); if (curSlot_ >= lastSlot_) { // 当前内存块已无内存槽可用，开辟一块新的内存 allocateNewBlock(); } temp = curSlot_; // 这里不能直接 curSlot_ += SlotSize_ 因为curSlot_是Slot*类型，所以需要除以SlotSize_再加1 curSlot_ += SlotSize_ / sizeof(Slot); } return temp; } void MemoryPool::deallocate(void* ptr) { if (!ptr) return; Slot* slot = reinterpret_cast<Slot*>(ptr); pushFreeList(slot); } void MemoryPool::allocateNewBlock() { //std::cout << "申请一块内存块，SlotSize: " << SlotSize_ << std::endl; // 头插法插入新的内存块 void* newBlock = operator new(BlockSize_); reinterpret_cast<Slot*>(newBlock)->next = firstBlock_; firstBlock_ = reinterpret_cast<Slot*>(newBlock); char* body = reinterpret_cast<char*>(newBlock) + sizeof(Slot*); size_t paddingSize = padPointer(body, SlotSize_); // 计算对齐需要填充内存的大小 curSlot_ = reinterpret_cast<Slot*>(body + paddingSize); // 超过该标记位置，则说明该内存块已无内存槽可用，需向系统申请新的内存块 lastSlot_ = reinterpret_cast<Slot*>(reinterpret_cast<size_t>(newBlock) + BlockSize_ - SlotSize_ + 1); freeList_ = nullptr; } // 让指针对齐到槽大小的倍数位置 size_t MemoryPool::padPointer(char* p, size_t align) { // align 是槽大小 return (align - reinterpret_cast<size_t>(p)) % align; } // 实现无锁入队操作 bool MemoryPool::pushFreeList(Slot* slot) { while (true) { // 获取当前头节点 Slot* oldHead = freeList_.load(std::memory_order_relaxed); // 将新节点的 next 指向当前头节点 slot->next.store(oldHead, std::memory_order_relaxed); // 尝试将新节点设置为头节点 if (freeList_.compare_exchange_weak(oldHead, slot, std::memory_order_release, std::memory_order_relaxed)) { return true; } // 失败：说明另一个线程可能已经修改了 freeList_ // CAS 失败则重试 } } // 实现无锁出队操作 Slot* MemoryPool::popFreeList() { while (true) { Slot* oldHead = freeList_.load(std::memory_order_acquire); if (oldHead == nullptr) return nullptr; // 队列为空 // 在访问 newHead 之前再次验证 oldHead 的有效性 Slot* newHead = nullptr; try { newHead = oldHead->next.load(std::memory_order_relaxed); } catch (...) { // 如果返回失败，则continue重新尝试申请内存 continue; } // 尝试更新头结点 // 原子性地尝试将 freeList_ 从 oldHead 更新为 newHead if (freeList_.compare_exchange_weak(oldHead, newHead, std::memory_order_acquire, std::memory_order_relaxed)) { return oldHead; } // 失败：说明另一个线程可能已经修改了 freeList_ // CAS 失败则重试 } } void HashBucket::initMemoryPool() { for (int i = 0; i < MEMORY_POOL_NUM; i++) { getMemoryPool(i).init((i + 1) * SLOT_BASE_SIZE); } } // 单例模式 MemoryPool& HashBucket::getMemoryPool(int index) { static MemoryPool memoryPool[MEMORY_POOL_NUM]; return memoryPool[index]; } } // namespace memoryPool 对这部分代码做注释，越详细越好
最新发布
06-04
这段代码看起来是一个内存池的实现，涉及MemoryPool和HashBucket类，以及一些内存管理的方法。首先，用户希望注释越详细越好，所以我要逐行分析每个函数和成员变量，解释它们的功能和实现细节。例如，MemoryPool的...
分配内存：每次请求时，从内存池分配一个特定大小的加密区域，并对其中的数据进行加密后再返回给用户。假设此时我已经有了一个可以直接使用的高并发内存池接口memorypool，以及一个加密函数des，c++伪代码实现一下以上逻辑，并提供一个main函数
09-26
std::lock_guard<std::mutex> lock(poolMutex); // 获取互斥锁保证线程安全 if (freeBlocks.empty()) { // 如果没有空闲块，尝试从大块内存中分割 char* newBlock = new char[size + OVERHEAD]; // 增加一些额外...
C语言实现循环队列及基本操作
weixin_45227693的博客
04-05 1007
现代系统设计中，队列衍生出多种增强形态。其核心特性是元素的插入（入队）发生在队尾（Rear），而删除（出队）则从队头（Front）进行，类似于现实生活中的排队场景（如售票窗口）。这些演进形式突破传统队列的局限性，在保持顺序处理核心特征的同时，通过结构创新满足不同场景的特定需求。该实现完整展示了循环队列的核心特性，通过模运算实现高效的环形缓冲区操作，适合需要固定大小队列的场景。在计算机系统中，队列常用于管理需要按序处理的任务，例如操作系统的进程调度、消息队列的异步通信，以及广度优先搜索（BFS）算法。
C++无锁编程——无锁栈(lock-free stack)
davidhopper的博客
06-28 2235
无锁数据结构意味着线程可以并发地访问数据结构而不出错。例如，一个无锁堆栈能同时允许一个线程压入数据，另一个线程弹出数据。不仅如此，当调度器中途挂起其中一个访问线程时，其他线程必须能够继续完成自己的工作，而无需等待挂起线程。
并发编程（三）： 使用C++11实现无锁stack（lock-free stack)
10-31 602
C++11中CAS实现： template&lt; class T&gt; struct atomic { public: bool compare_exchange_weak( T&amp; expected, T desired, std::memory_order success, ...
无锁编程：LockFreeStackT
h2517956473的博客
09-11 215
https://www.jianshu.com/p/3e122ee901c5 带有ABA问题 的无锁stack； template <typename T> class LockFreeStackT{ struct Node{ T val; Node *next; }; LockFreeStackT():head_(nullptr){} void push(const T& val){ Node* node
关于 lockfree 算法
QBox/Golang/CERL/StdExt/TPL/WinxGui - 许式伟的专栏
05-02 4081
lockfree的本质是乐观锁。也就是说，它假设多数情况下，别人不会改变。一个通用的lockfree算法可描述如下： lockfree_modify(DataT* data){    for (;;)    {        Save old state of data to a local variable;        do modify;        lock {           
lockFree
11-09 130
[size=medium]算法描述 Lock-free 算法的基础是 CAS (Compareand-Swap) 原子操作。当某个地址的原始值等于某个比较值时，把值改成新值，无论有否修改，返回这个地址的原始值。目前的cpu 支持最多64位的CAS。并且指针 p 必须对齐。 注：原子操作指一个cpu时钟周期内就可以完成的操作，不会被其他线程干扰。 一般的 CAS 使用方式是： 假设有指针 p...
LockFree思想
迷路剑客个人博客
12-09 2199
LockFree思想 0x01 摘要 近期看一些源码，会有一些注释是LockFree。这到底啥玩意儿？之前我也不知道啊，遂赶紧上网查之，总结了一些东西作为记录，与大家分享。 0x02 LockFree 2.1 LockFree概念 先上一张神图： 由上图可以看出，LockFree程序必须满足三个条件： 多线程 共享内存 不能彼此阻塞（死锁） 具体来说，如果一个程序是LockFree的，则在运...
关于lockfree的应用（以后补充吧）
游戏人生的专栏
04-27 778
hoho ，累，不想写太多，详细看cy代码包了一简单的lockfree 堆栈实现#include "StdAfx.h"#include "LockFreeStack.h"//template CLockFreeStack::CLockFreeStack(void)//{//}////template CLockFreeStack::~CLockFreeStack(void)//{///templa
2022-10-08 C++并发编程（三十二）
老林的博客
10-09 1002
前文我们介绍了三种无锁并发栈的实现，管理内存回收的方法分别是：通过 pop 线程减少到 1 时的一次性释放，通过风险指针，通过智能指针的内部计数（并非真无锁）。本文介绍一种通过内部计数和外部计数实现的无锁并发栈，由 node 节点指针储存内部引用计数 internalCount，初始为 0，由 countedNodePtr 节点计数类封装 node 节点和 externalCount 外部引用计数，初始为 1.
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