本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)多線程，原子操作，讀寫(xiě)鎖。具體來(lái)說(shuō)，在多線程環(huán)境下，利用原子操作，實(shí)現(xiàn)高效的讀寫(xiě)鎖方法。

背景技術(shù)：

在多線程環(huán)境下，有這樣一種場(chǎng)景(即一種單讀、單寫(xiě)的場(chǎng)景)，對(duì)于一段共享數(shù)據(jù)隊(duì)列，只有一個(gè)用戶做寫(xiě)操作，同時(shí)也只有一個(gè)用戶做讀操作的情況下，如何提高線程讀寫(xiě)鎖效率；常用的方法是利用操作系統(tǒng)提供的線程鎖，如圖1所示，這種方式功能強(qiáng)大，適應(yīng)性高，但在此場(chǎng)景效率低，因?yàn)榫€程鎖采用的是阻塞的方式，另外，線程鎖調(diào)用本身也有開(kāi)銷(xiāo)，如果大量的調(diào)用加鎖/解鎖的話，開(kāi)銷(xiāo)也比較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種高效讀寫(xiě)鎖的實(shí)現(xiàn)方法，本發(fā)明通過(guò)一種無(wú)需加鎖的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)2個(gè)線程(一個(gè)讀線程和一個(gè)寫(xiě)線程)對(duì)一個(gè)共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的訪問(wèn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種高效讀寫(xiě)鎖的實(shí)現(xiàn)方法，其步驟為：

1)程序的主線程初始化共享數(shù)據(jù)隊(duì)列，為該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列設(shè)置一寫(xiě)線程和一讀線程，以及設(shè)置一整數(shù)變量M來(lái)保存該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列最大長(zhǎng)度，設(shè)置一變量K保存當(dāng)前該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；

2)當(dāng)該程序需要對(duì)該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，該主線程調(diào)用該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的寫(xiě)線程，該寫(xiě)線程做寫(xiě)操作前，先檢查K，如果K<M，則把要寫(xiě)的數(shù)據(jù)插入到該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的寫(xiě)端，并且增加K的計(jì)數(shù)值；

3)當(dāng)該程序需要對(duì)該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)行讀操作時(shí)，該主線程調(diào)用該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的讀線程，該讀線程做讀操作前，檢查K，如果K>0，則從該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的讀端讀取一個(gè)元素，并且減少K的計(jì)數(shù)值。

進(jìn)一步的，所述步驟2)中，如果K大于或等于M，即該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列已滿，則丟棄當(dāng)前要寫(xiě)的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述步驟2)中，如果K大于或等于M，即該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列已滿，則等待該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列未滿時(shí)，將當(dāng)前要寫(xiě)的數(shù)據(jù)插入到該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的寫(xiě)端，并且增加K的計(jì)數(shù)值。

進(jìn)一步的，所述步驟3)中，如果K＝0，即該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列為空，則采取等待或者輪詢的方式檢測(cè)該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列中是否存在數(shù)據(jù)，如果存在，則從該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的讀端讀取一個(gè)元素，并且減少K的計(jì)數(shù)值。

進(jìn)一步的，該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列中的元素為寫(xiě)入數(shù)據(jù)的指針。

本發(fā)明的主要內(nèi)容包括：

a.程序的主線程初始化共享數(shù)據(jù)隊(duì)列，用一個(gè)整數(shù)變量M來(lái)保存該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列最大長(zhǎng)度，K保存當(dāng)前該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

b.當(dāng)程序需要對(duì)該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，主線程調(diào)用該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的寫(xiě)線程，該寫(xiě)線程做寫(xiě)操作前，先檢查K，如果K<M，運(yùn)行push操作，即把要寫(xiě)的數(shù)據(jù)插入到該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的寫(xiě)端，并且K++，如果K>＝M，說(shuō)明該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列已滿，那么可以采取丟棄或者等待的方式。

c.當(dāng)程序需要對(duì)該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)行讀操作時(shí)，主線程調(diào)用該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的讀線程，該讀線程做讀操作前，檢查K，如果K>0，執(zhí)行pop操作，即從該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的讀端讀取一個(gè)元素，K--，如果K＝0，說(shuō)明該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列為空，那么可以采取等待或者輪詢的方式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為：

在本發(fā)明中，在單讀單寫(xiě)的情況下，通過(guò)整數(shù)加減操作，對(duì)共享數(shù)據(jù)隊(duì)列中的元素進(jìn)行訪問(wèn)。相對(duì)于采用線程鎖，本發(fā)明大大提高了讀寫(xiě)效率，消除了由于頻繁的調(diào)用線程鎖而產(chǎn)生的開(kāi)銷(xiāo)。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)讀寫(xiě)鎖的流程圖；

圖2為本發(fā)明方法的流程圖。

具體實(shí)現(xiàn)方式

本發(fā)明流程如圖2所示，具體如下：

(1)程序啟動(dòng)后，由該程序的主線程來(lái)初始化共享數(shù)據(jù)隊(duì)列并創(chuàng)建讀線程和寫(xiě)線程，該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列中的元素為寫(xiě)入數(shù)據(jù)的指針，共享數(shù)據(jù)隊(duì)列最大長(zhǎng)度為M，共享數(shù)據(jù)隊(duì)列當(dāng)前元素個(gè)數(shù)為K，K＝0。

(2)當(dāng)程序需要對(duì)該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，主線程調(diào)用該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的寫(xiě)線程，該寫(xiě)線程操作的時(shí)候，檢查K，如果K<M，寫(xiě)線程執(zhí)行隊(duì)列的push操作，即把要寫(xiě)的數(shù)據(jù)插入到共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的寫(xiě)端，并執(zhí)行K++；如果K>＝M，返回NULL，表示共享數(shù)據(jù)隊(duì)列已經(jīng)滿了，本次寫(xiě)入失敗，可以根據(jù)自身需要進(jìn)行等待或者輪詢。

(3)當(dāng)程序需要對(duì)該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)行讀操作時(shí)，主線程調(diào)用該共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的讀線程，該讀線程操作的時(shí)候，檢查K，如果K>0，讀線程執(zhí)行隊(duì)列的pop操作，即從共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的讀端讀取一個(gè)元素，并執(zhí)行K--；如果K<＝0，返回NULL，表示共享數(shù)據(jù)隊(duì)列已經(jīng)空了，即當(dāng)前無(wú)數(shù)據(jù)可讀，可以根據(jù)自身需要進(jìn)行等待或者輪詢。

實(shí)施例

假如共享數(shù)據(jù)隊(duì)列的初始最大長(zhǎng)度為M＝10，共享數(shù)據(jù)隊(duì)列當(dāng)前的元素個(gè)數(shù)K＝0

例1：寫(xiě)入

檢查K＝0<M＝10，所以可以執(zhí)行寫(xiě)入，并且執(zhí)行K++，此時(shí)K＝1

例2：讀取

檢查K＝1>0，執(zhí)行讀取操作，并且執(zhí)行K--，此時(shí)K＝0。