repost 双线程的无锁队列实现:double buffer的内存交换

例子(场景)

目前有线程ThreadA和ThreadB,一个队列Queue。ThreadA会对Queue进行入队操作,而ThreadB会对Queue进行出队操作。如下图:
这里写图片描述
一般情况下,我们都会直接给Queue上锁,这样就能保证多线程同时对Queue进行操作时不会有问题。
直接加上锁可以很容易就解决这个问题,但是也会带来其他的问题:入队操作一般几乎不耗时,而出队操作往往带有其他一系列逻辑操作,所以会比较耗时。因此ThreadA本来做完一系列入队操作可能只要3ms,但是由于等待ThreadB的锁的释放,可能多等待了200ms。如下图:
这里写图片描述

在这种情况下,如果ThreadA在入队操作还有其他逻辑,那么后面的逻辑会被延后200ms执行,这是完全没有必要的,因此便可以通过以下方式优化。

优化

直接使用两个Queue对象,一个只给ThreadA用来入队,一个只给ThreadB用来出队,这样入队和出队操作就可以分离,不用去争抢锁。
达到一定触发条件的时候两个Queue的内存就进行交换,原来入队的Queue变为出队的Queue,出队的Queue变成入队的Queue。这个触发条件可以由ThreadA来控制,在ThreadA认为不需要继续入队并且ThreadB的队列为空的时候,两个Queue可以进行交换。如下图:
这里写图片描述
这样之后,在时间上的表现就变为下图。对于ThreadA来讲,一次将几乎不耗时的入队操作做完,后面如果有其他逻辑可以不会被耽误。而对ThreadB来讲,本来执行的操作可能就比较耗时,等待ThreadA的入队操作时间也非常短,所以影响不大。
这里写图片描述

补充

可能读者不太理解为什么出队操作会那么耗时。因为上面是假设的出队与后续逻辑操作连在一起的情况。
那么是否意味着出队之后直接释放锁,这种情况就不适用了呢?不是的。
入队操作需要占用一次锁和释放一次锁,出队操作同样是的。如果每出队一次就需要占用和释放一次锁,那么如果有100个就需要占用和释放锁一百次,这是在数量较多的情况下是非常消耗资源的了。
因此把锁给去掉在这种情况下也是有相当的优化价值。

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