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上篇文章尝试着使用head lock和tail lock分别在Get和Add元素时，对队列进行上锁，这样就避免了每次操作都锁住整个队列，缩小了锁的粒度。这里还有个问题，队列中持有的T对象指针，均是由调用者动态分配和释放的，如果调用量特别大，new/delete操作频繁，同样会导致性能下降，可能使系统产生大量的内存碎片。对于这个问题，我最开始想到的是让队列中不持有原生指针，而是使用带引用计数的智能指针，但后来想想，这样只可能避免内存泄露和赋值拷贝时大量内存复制的情况，而队列中元素只有存取两种行为，要解决大量的内存分配和释放操作，这样的做法显然不能对性能带来大的提高。
那么如何才能避免大量的内存分配和释放呢，仔细思考，想到两种方式：
这里我们主要讨论下循环队列在生产者消费者模式中的应用。循环队列是一段固定大小的连续内存空间，它保存的元素不需要进行动态的内存释放和分配，使用固定大小的内存空间反复使用，当一个数据元素被用掉后，其余数据元素不需要移动其存储位置。
从图中的循环队列可以看出，两个指针head和tail来分别表示读和写的位置，开始时队列为空，head和tail指向第一个元素。向队列中Add元素时，head指针向后移动，从队列中Get元素时，tail指针向后移动。当Add操作频率远大于Get时，head指针追赶上tail指针，说明队列中元素已满，需要等待Get操作，而如果Get操作频率远大于Add时，tail元素会追赶上head元素，说明队列已经空了，需要等待Add操作。这里有两个阻塞动作，那么我们需要用两个条件变量分别控制队列已满还是队列为空，让线程等待。
同时注意如果head和tail指针相等，指向同一个位置时，既可以表示队列为空，也可以表示队列已满，那么如何区分是队满还是队空。我们可以少用一个元素的空间，约定入队前，测试tail指针在循环意义下加1后是否等于head指针，若相等则认为队满。这意味着缓冲区中总是有一个存储单元保持未使用状态。缓冲区最多存入size-1个数据。我们对之前的BlockQueue进行修改，来实现循环队列：
1 #define MAXSIZE 1024
2
3 template<class T>
4 class CircleQueue
5 {
6 public:
7 CircleQueue(unsigned int size = MAXSIZE);
8 ~CircleQueue();
9
10 bool Add(const T &cData, int timeout = 0);
11 bool Get(T &cData, int timeout = 0);
12 bool IsFull();
13 bool IsEmpty();
14 private:
15 T *buffer;
16 int head, tail;
17 unsigned int maxsize;
18 int m_nBlockOnAdd; //阻塞在Add操作中的线程个数
19 int m_nBlockOnGet; //阻塞在Get操作中的线程个数
20 CMutex m_cLock;
21 CCond m_addCond; //队列满时，Add操作阻塞
22 CCond m_getCond; //队列空时，Get操作阻塞
23 };
24
25 template<class T>
26 CircleQueue<class T>::CircleQueue(unsigned int size):head(0), tail(0), maxsize(size), m_nBlockOnAdd(0), m_nBlockOnGet(0)
27 {
28 buffer = new T[maxsize];
29 }
30
31 template<class T>
32 CircleQueue<class T>::~CircleQueue()
33 {
34 if(buffer != NULL)
35 delete[] buffer;
36 buffer == NULL;
37 head = tail = 0;
38 m_nBlockOnAdd = m_nBlockOnGet = 0;
39 }
40
41 template<class T>
42 bool CircleQueue<class T>::IsFull()
43 {
44 return (tail+1) % maxsize == head;
45 }
46
47 template<class T>
48 bool CircleQueue<class T>::IsEmpty()
49 {
50 return head == tail;
51 }
52
53 template<class T>
54 bool CircleQueue<class T>::Add(const T &cData, int timeout)
55 {
56 m_cLock.EnterMutex();
57 while(isFull())
58 {
59 m_nBlockOnAdd++;
60 if(m_addCond.WaitLock(m_cLock.GetMutex(), timeout) == 1)
61 {
62 m_cLock.LeaveMutex();
63 m_nBlockOnAdd--;
64 return false;
65 }
66 m_nBlockOnAdd--;
67 }
68
69 buffer[tail] = cData;
70 tail = (tail+1) % maxsize;
71
72 if(m_nBlockOnGet > 0)
73 m_getQueue.Signal();
74
75 m_cLock.LeaveMutex();
76
77 return true;
78 }
79
80 template<class T>
81 void CircleQueue<class T>::Get(T &cData, int timeout)
82 {
83 m_cLock.EnterMutex();
84 while (isEmpty())
85 {
86 m_nBlockOnGet++;
87 if (m_getCond.WaitLock(m_cLock.GetMutex(), timeout) == 1)
88 {
89 m_cLock.LeaveMutex();
90 m_nBlockOnGet--;
91 return false;
92 }
93 m_nBlockOnGet--;
94 }
95
96 cData = buffer[head];
97 head = (head+1) % maxsize;
98
99 if(m_nBlockOnAdd > 0)
100 m_addCond.Signal();
101
102 m_cLock.LeaveMutex();
103
104 return true;
105 }
对上面的代码进行分析，可以看出：
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原文地址：http://www.cnblogs.com/Tour/p/4117695.html
