无链表的无锁编程

Question

我曾多次读到，链表充其量只是一种不适合通用用途的利基数据结构，因为它们的缓存局部性很差。然而，我所见过的几乎每个无锁数据结构的例子都使用了链表。 C++ Concurrency in Action 和 The 例如，多处理器编程艺术在实现无锁堆栈和队列时使用链表。

在设计堆栈和队列等无锁容器时，有没有比链表更好的替代方案？

Answer 1

在设计无锁容器时，有没有比链表更好的替代方案

是的，可能出于某些目的。链表只是最简单的东西，可以很好地推广到许多应用程序。

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如果您使用单链表（在最简单的情况下），您可以填充一个完全没有同步问题的节点（= 多个线程可以同时填充节点），并且唯一同步的操作是头指针交换。

因此，尽管链表并未针对性能提出其他建议，但您可以看到这适用于任意大而复杂的节点，以及任意数量的生产者和消费者。

比较循环缓冲区：如果您有多个生产者，您需要一些方法来标记部分缓冲区保留（防止其他写入），然后才能读取。这是因为所有生产者都共享同一个缓冲区，而不是在自己的节点上工作。它是可行的，但本质上是非原子的，只是因为你不能像准备一个单独的节点一样准备 共享缓冲区的一部分 远离其他线程的窥探。

如果你只有一个生产者，这很容易，而且它确实比链表具有更好的局部性，但它显然不太通用。

Answer 2

链表并不一定意味着缺乏局部性。如果列表中的所有节点都通过单一分配（C 中的 malloc）分配，那么所有节点的内存将是连续的，无论节点如何相互指向。如果 sizeof(node) * max_nodes_count 比较小，可能适合各种缓存级别。