C++ 中的并发效率答案

【问题标题】：Concurrency efficiency in C++C++ 中的并发效率
【发布时间】：2016-02-22 16:13:38
【问题描述】：

我有一个函数pushMessage()。

void pushMessage(const char* msg, const int len)
{
    for (int i=0;i<len;++i)
        queue.push(*(msg+i))
}

有问题的队列是 tbb::concurrent_bounded_queue<char> 并且具有非常大的大小（假设无限）。

这个函数被两个线程调用。一个线程不断调用该函数，另一个线程偶尔调用一次。

确保队列的内容没有混合并发msg 的最有效方法是什么？我的第一个电话是使用互斥锁，但是我想听更多，因为我对并发世界还很陌生，而且我不想直接跳到我学到的第一件事上。非常感谢。

附： - 我可以访问 Boost 和 TBB 库。

编辑：队列是 char 类型，因为它用于逐字节发送消息以提高速度。以前的实现是一次发送全部消息。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

除了互斥体（或信号量或临界区——实际上都是一样的东西）之外，您别无选择。在当前设计中，没有其他方法可以确保消息的非交错。

不过，我确实质疑当前设计的智慧。当语义是整个消息时，为什么会有一个字符队列？将整个消息作为单个队列元素不是更好吗？

【讨论】：

【解决方案2】：

什么是确保队列内容最有效的方法没有混合并发味精？

根据我的经验（但主要是 c++11 之前的版本），当线程“很少”发生冲突时，任何互斥信号量都是“轻量级”。我由此推断，上下文切换一定是高成本的动作。如果临界区“解锁”，则互斥量检查的成本很小。

通常，我使用（并推荐）互斥体，然后进行测试以查看行为是否足够。

一个可能有用的比较

a) 一个线程可以进入互斥锁保护的临界区多少次（即没有竞争）

对比

b) 使用相同的互斥锁可以完成多少线程上下文切换。

【讨论】：

在我的 ubuntu15.10、g++ 5.2.1、未优化和较旧的戴尔硬件上，a) std::mutex lock() 和 unlock() 大约需要 47 纳秒 b) a使用 std::mutex 强制执行 C++-11 线程切换大约需要 12,000 纳秒。

【解决方案3】：

一种可能的解决方案是使用boost::lockfree::queue<std::string>

然后，您无需进一步同步即可推送和弹出整条消息。

如果，如你所说，你必须使用字节，你可以试试boost::lockfree::spsc_queue<char>。那里有会员

size_t write_available(size_t max_size) const
size_type push(T const * t, size_type size)

所以与互斥锁一起，您可以在pushMessage 方法中编写类似的内容

{
    boost::lock_guard<boost::mutex> guard( mutex_);
    if( queue_.write_available( len ) )
        queue_.push( msg, len );
}

【讨论】：