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在之前的一篇博客中,写了一个在特殊情况下,也就是只有一个读线程和一个写线程的情况下,的无锁队列的实现。其中甚至都没有利用特殊的原子加减操作,只是普通的运算。这样做的原因是,即使是特殊的原子加减操作,也比普通的加减运算复杂度高很多。因此文中的实现方法可以达到很高的运行效率。
但是,有的情况下并不是只有一个读线程和一个写线程。越是一般化的实现,支持的情况越多,但是往往损失的性能也越多。作者看到过一个实现(http://www.oschina.net/code/snippet_732357_13465),可以实现一个读线程,多个写线程,或者相反,一个写线程,多个读线程。这篇文章中作者采用了原子加减的操作。所以这样的实现的运行效率会稍有点低。那么,如果情况稍特殊一点,比如,有一个线程读,两个线程写,这时可以有一个特殊的实现能够达到很高的效率吗?作者折腾了一番,找到了一个方法。
原理如下图所示。 (图片后面再补上 :( )
基本原理是,将整个buffer分成两份,两个写线程分别写入其中的一部分。这样就避免了两个写线程之间的冲突。而避免读线程和写线程之间冲突的原理,则和之前的博客中的原理相同,也就是,写线程只修改tail的值,而读线程只修改head的值。这样,就不会出现数据还没读就被覆盖,或者数据还没写就被读出的情况了。
这样的实现有一些缺点。一个是空间利用率不够高,会有浪费,因为有可能一部分写满了而另外一部分还空着;其次,是不能保证读出的顺序和写入的顺序是一致的。不过,实际上有两个线程写的时候,这点本来就不重要。没办法保证那个线程先写,哪个后写。最后,在这个实现中,是buffer的两个部分轮流读数据。这个策略可以根据两个写线程的数据速率进行调整。
但是,这个实现有一个最大的好处,就是速度快。同样没有采用原子加减操作,而只是普通的加减操作。因此实现了很高的运行速度。在符合两个写线程,一个读线程,并且对运行速度有很高要求的场合中,这个实现是一个很好的选择。
最后,附上代码。代码同样可以在github上找到 https://github.com/drneverend/buffers/blob/master/ringbuffer/RingBuffer1r2w.java
1 public class RingBuffer { 2 private final static int bufferSize = 1024; 3 private final static int halfBufferSize = bufferSize / 2; 4 private String[] buffer = new String[bufferSize]; 5 private int head1 = 0; 6 private int tail1 = 0; 7 private int head2 = 0; 8 private int tail2 = 0; 9 private int nextReadBuffer = 0; 10 11 private Boolean empty1() { 12 return head1 == tail1; 13 } 14 private Boolean empty2() { 15 return head2 == tail2; 16 } 17 private Boolean empty() { 18 return empty1() && empty2(); 19 } 20 private Boolean full1() { 21 return (tail1 + 1) % halfBufferSize == head1; 22 } 23 private Boolean full2() { 24 return (tail2 + 1) % halfBufferSize == head2; 25 } 26 public Boolean put1(String v) { 27 if (full1()) { 28 return false; 29 } 30 buffer[tail1] = v; 31 tail1 = (tail1 + 1) % halfBufferSize; 32 return true; 33 } 34 public Boolean put2(String v) { 35 if (full2()) { 36 return false; 37 } 38 buffer[tail2 + halfBufferSize] = v; 39 tail2 = (tail2 + 1) % halfBufferSize; 40 return true; 41 } 42 public String get() { 43 if (empty()) { 44 return null; 45 } 46 String result = null; 47 if (nextReadBuffer == 0 && !empty1() || nextReadBuffer == 1 && empty2()) { 48 result = buffer[head1]; 49 head1 = (head1 + 1) % halfBufferSize; 50 } else { 51 result = buffer[head2]; 52 head2 = (head2 + 1) % halfBufferSize; 53 } 54 55 nextReadBuffer = (nextReadBuffer + 1) % 2; 56 57 return result; 58 } 59 }
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原文地址:http://www.cnblogs.com/l00l/p/4152134.html