boost::lockfree::spsc_queue 忙等待策略。有阻塞弹出吗？

Question

所以我使用boost::lockfree::spec_queue 通过两个 boost_threads 进行通信，该线程在我的应用程序中运行两个对象的函子。

除了spec_queue::pop() 方法是非阻塞的，一切都很好。即使队列中没有任何内容，它也会返回 True 或 False。但是，我的队列似乎总是返回 True（问题 #1）。我认为这是因为我预先分配了队列。

typedef boost::lockfree::spsc_queue<q_pl, boost::lockfree::capacity<100000> > spsc_queue;

这意味着要有效地使用队列，我必须忙于等待使用 100% cpu 不断弹出队列。我宁愿不要睡任意时间。我在java中使用了其他队列，这些队列会阻塞直到对象可用。这可以用 std:: 或 boost:: 数据结构来完成吗？

Answer 1

根据定义，无锁队列没有阻塞操作。

您将如何在数据结构上进行同步？由于显而易见的原因，没有内部锁，因为这意味着所有客户端都需要在其上同步，使其成为您的祖父锁定并发队列。

确实，您必须自己设计一个等待函数。你如何做到这一点取决于你的用例，这可能是库不提供的原因（免责声明：我没有检查过，也没有声称知道完整的文档）。

那么你能做什么：

• 正如您已经描述的，您可以在一个紧密的循环中旋转。显然，如果您知道等待条件（队列非空）总是会很快得到满足，您就会这样做。

• 或者，以特定频率轮询队列（同时进行微睡眠）。调度一个好的频率是一门艺术：对于某些应用程序，100ms 是最佳的，对于其他应用程序，潜在的 100ms 等待会破坏吞吐量。因此，并衡量您的性能指标（如果您的应用程序要部署在数据中心的多个核心上，请不要忘记功耗:)）。

最后，您可以得出一个混合解决方案，旋转固定数量的迭代，如果没有任何结果，则诉诸（增加）间隔轮询。这将很好地支持突发性高负载的服务器应用程序。

Answer 2

使用一个信号量让生产者在队列满时休眠，另一个信号量让消费者在队列空时休眠。 当队列既不满也不空时，sem_post 和 sem_wait 操作是非阻塞的（在较新的内核中）

#include <semaphore.h>

template<typename lock_free_container>
class blocking_lock_free
{
public:
    lock_free_queue_semaphore(size_t n) : container(n)
    {
        sem_init(&pop_semaphore, 0, 0);
        sem_init(&push_semaphore, 0, n);
    }

    ~lock_free_queue_semaphore()
    {
        sem_destroy(&pop_semaphore);
        sem_destroy(&push_semaphore);
    }

    bool push(const lock_free_container::value_type& v)
    {
        sem_wait(&push_semaphore);
        bool ret = container::bounded_push(v);
        ASSERT(ret);
        if (ret)
            sem_post(&pop_semaphore);
        else
            sem_post(&push_semaphore); // shouldn't happen
        return ret;
    }

    bool pop(lock_free_container::value_type& v)
    {
        sem_wait(&pop_semaphore);
        bool ret = container::pop(v);
        ASSERT(ret);
        if (ret)
            sem_post(&push_semaphore);
        else
            sem_post(&pop_semaphore); // shouldn't happen
        return ret;
    }
private:
    lock_free_container container;
    sem_t pop_semaphore;
    sem_t push_semaphore;
};