可遍历的无锁队列

来源：互联网发布：淘宝商家手机怎么注册编辑：程序博客网时间：2024/04/30 15:02
是基于希望在接到网络消息后，能不受线程限制，在任意线程进行访问消息，减小网络线程压力而实现的一个辅助工具。
比简单的无锁队列稍显复杂，仅在小规模情况下使用过，尚不确定是否还有什么隐患。
#ifdef _MSC_VER#pragma once#endif#ifndef __TraverseQueue_H__#define __TraverseQueue_H__#include "Macro.h"// forward declaration////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  @file   TraverseQueue.h     (遍历队列)//  @brief  可遍历的多线程无锁队列( 要求 同一队列所有的压入操作在同一个线程中，所有压出操作在同一个线程中)//          从队首压出元素，从队尾压入元素。 保证压入，压出 和 复数以上的循环读取 之间线程安全//          局限性： 需保证被取出的对象要用来获得下一对象或主动进行释放，否则可能导致元素阻塞，大量的无用的元素得不到自动释放（因为释放是按队列依次释放的）//                   建议在一个封闭的小环境内进行使用//  @author 张逸云//  @date   2011.09.27//////////////////////////////////////////////////////////////////////////template<class T>class CTraverseQueue{public:    struct S_TQ_Element     // 链    {        friend class CTraverseQueue;    private:        S_TQ_Element( void )    { Init(); }        void Init( void )       { _pNext = NULL; _nReadCount = 0; _bErase = false; }    public:        inline const T& GetValue( void )    const { return _value; }    private:        T               _value;        S_TQ_Element*   _pNext;        unsigned int    _nReadCount;        // 使用者计数，没有使用者了才会被删除        bool            _bErase;            // 删除标记，用于队首指针移动。且被标记为删除的元素不会再被读出    };public:    CTraverseQueue( void );    ~CTraverseQueue( void );    /** @brief  向队尾压入一个元素 */    void PushBack( const T& Val );    /** @brief  清理待删除队列中所有无效元素（在m_pReadFirstF之前，且使用者计数为0）, 不会直接删除而是放入空闲列表中，待重用 */    void PopErase_Front( void );    /** @brief  获得队首的第一个可读元素，以进行遍历. 并自动增加该元素的使用者计数, 如果没有可读元素将返回 NULL     *   @warning    请确保被取出的元素指针被用来或取下一元素或被释放了！！！！！！！否则可能造成阻塞，大量无用元素得不到释放    */    S_TQ_Element* GetFirstRead( void )    {        if ( m_pReadFirstF != m_pReadLast )     // 当第一个可读元素的前一位与队位指针重合时，说明不存在可读元素        {            m_pReadFirstF->_pNext->_nReadCount++;            return m_pReadFirstF->_pNext;        }        return NULL;    }        /**     *   @brief  获得下一个可读读元素。     *   @param  ppElm,  当前元素指针。如果下一元素可读，将会被赋值为下一元素，否则将会被赋值为 NULL    *                   并会自动减少当前元素的使用计数。增加下一元素的计数(如果可读)    *   @param  bErase, 标记当前元素为删除，不可再被读取(对于类的使用者而言，相当于被删除)，且自动调整m_pReadFirstF指针。    *   @return bool,   如果拥有下一可读元素, 将返回 true, 否则返回 false(没有可读得下一位或传入值无效).    *   @warning    请确保被取出的元素指针被用来或取下一元素或被释放了！！！！！！！否则可能造成阻塞，大量无用元素得不到释放    */    bool GetNextRead( __in __out S_TQ_Element** ppElm, bool bErase = true );        /** @brief  主动释放当前元素。 并将其本身置为 NULL 进行返回，以避免对无效值的使用。 会自动减少该元素的使用计数，自动调整m_pReadFirstF指针。*/    void ReleaseElement( __in __out S_TQ_Element** ppElm );private:    S_TQ_Element* m_pReadFirstF;    // 第一个可读元素的前一位    S_TQ_Element* m_pReadLast;      // 最后一个可读元素    S_TQ_Element* m_pFirstDel;      // 待删除队列的队首。 待删除队列中的元素不可被或取，当_nReadCount为0时将进行实际删除(元素无效，被压入重用池)                                    //                    待删除队列的队尾与可读队列相连    S_TQ_Element* m_pIdleFirst;     // 存储空闲元素的列表，用于重用(以队列的方式来进行使用)    S_TQ_Element* m_pIdleLast;      // 存储空闲元素的列表的最后一个元素};//////////////////////////////////////////////////////////////////////////template<class T>CTraverseQueue<T>::CTraverseQueue( void ): m_pReadFirstF( new S_TQ_Element() ), m_pReadLast( NULL ), m_pFirstDel( new S_TQ_Element() ), m_pIdleFirst( new S_TQ_Element() ), m_pIdleLast( NULL ){    m_pReadFirstF->_bErase  = true;    // 设置队尾    m_pReadLast             = m_pReadFirstF;        // 可读队列    m_pFirstDel->_pNext     = m_pReadFirstF;        // 待删除队列    m_pIdleLast             = m_pIdleFirst;         // 重用队列}template<class T>CTraverseQueue<T>::~CTraverseQueue( void ){    // 依次释放所有元素的空间    S_TQ_Element* pDelTemp  = NULL;    // 删除重用队列    while ( m_pIdleFirst )    {        pDelTemp = m_pIdleFirst;        m_pIdleFirst = m_pIdleFirst->_pNext;        SAFE_DELETE( pDelTemp );    }    // 删除待删除和可读队列    while ( m_pFirstDel )    {        pDelTemp = m_pFirstDel;        m_pFirstDel = m_pFirstDel->_pNext;        SAFE_DELETE( pDelTemp );    }}template<class T>void CTraverseQueue<T>::PushBack( const T& Val ){    S_TQ_Element* pPushElm = NULL;    if ( m_pIdleFirst != m_pIdleLast )    {        pPushElm = m_pIdleFirst;        m_pIdleFirst = m_pIdleFirst->_pNext;        pPushElm->Init();    }    else    {        pPushElm = new S_TQ_Element();    }    pPushElm->_value = Val;    m_pReadLast->_pNext = pPushElm;    m_pReadLast = pPushElm;                     // 原子操作，不用担心多线程问题}template<class T>void CTraverseQueue<T>::PopErase_Front( void ){    // 清理待删除队列中 无人再使用的元素    // 从队头开始清理，同步移动队头指针    S_TQ_Element* pDelTemp = NULL;    while ( m_pFirstDel->_pNext != m_pReadFirstF         && m_pFirstDel->_nReadCount == 0 )    {        pDelTemp = m_pFirstDel;        m_pFirstDel = m_pFirstDel->_pNext;        // 清理到空闲容器中        pDelTemp->Init();        m_pIdleLast->_pNext = pDelTemp;        m_pIdleLast = m_pIdleLast->_pNext;    }    // 如果存在仍被使用的元素，需要跳过继续删除（此后将不再同步移动m_pFirstDel指针）    if ( m_pFirstDel->_pNext != m_pReadFirstF )    {        S_TQ_Element* pLastTemp = m_pFirstDel;        pDelTemp  = pLastTemp->_pNext;        while ( pDelTemp->_pNext != m_pReadFirstF )        {            if ( pDelTemp->_nReadCount == 0 )   // 无人再进行使用,清理            {                pLastTemp->_pNext = pDelTemp->_pNext;                // 清理到空闲容器中                pDelTemp->Init();                m_pIdleLast->_pNext = pDelTemp;                m_pIdleLast = m_pIdleLast->_pNext;                pDelTemp = pLastTemp->_pNext;                            }            else                                // 跳过,累加移位            {                pLastTemp = pDelTemp;                pDelTemp = pDelTemp->_pNext;            }        }    }}template<class T>bool CTraverseQueue<T>::GetNextRead( __in __out S_TQ_Element** ppElm, bool bErase = true ){    S_TQ_Element* pCurElm = *ppElm;    *ppElm = NULL;    if ( pCurElm )    {        // 移动到下一可读位        S_TQ_Element* pMovElm = pCurElm;        while ( pMovElm && pMovElm != m_pReadLast )        {            pMovElm = pMovElm->_pNext;            if ( pMovElm->_bErase == false )        // 找到了一个有效的可读位            {                pMovElm->_nReadCount++;                *ppElm = pMovElm;                break;            }        }        // 释放当前位        if ( bErase )        {            ReleaseElement( &pCurElm );       // 这里面也同样进行递减操作        }        else        {            pCurElm->_nReadCount--;        }    }    return *ppElm == NULL ? false : true;}template<class T>void CTraverseQueue<T>::ReleaseElement( __in __out S_TQ_Element** ppElm ){    S_TQ_Element* pTemp = *ppElm;    if ( pTemp )    {        *ppElm = NULL;        pTemp->_bErase = true;        pTemp->_nReadCount--;        // 调整m_pReadFirstF指针        while ( m_pReadFirstF != m_pReadLast            // 不是结束元素，下一位可用            && m_pReadFirstF->_bErase == true )        {            m_pReadFirstF = m_pReadFirstF->_pNext;        }    }}#endif  // __TraverseQueue_H__