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環形隊列有一個head指針,有一個tail指針,假設我們用一個環形隊列來表示一組資源,
有一個線程產生資源并往隊列里發送,另外一個線程從隊列里取資源,一般的情況下實現
這樣一個功能需要用到OS的互斥/事件/信號量API,在兩個線程運行都很快時這些OS的API會帶來
比較大的系統開銷,怎么樣盡可能的減少OS的API調用呢,下面是一個簡單的實現方法(假設只有兩個
線程,一個往隊列里寫數據,一個從隊列里讀數據):volatile u32 head = tail = 0;
os_semophore sem;
bool init()
{
sem.max_val = 1;
sem.init_val = 0;
return true;
}
void put()
{
bool need_wait = need_wake_putter = false;
while (1) {
try_put:
need_wait = need_wake_putter = false;
if (tail == ((head + 1) % len) //full
need_wait = true;
else if (tail == head) //empty
need_wake_getter = true;
if (need_wait) {
wait_semophore(sem);
goto try_put;
} else {
put_element;
head = (head + 1) % len;
if (need_wake_getter)
increase_semophore(sem);
}
}
}
void get()
{
bool need_wait = need_wake_putter = false;
while (1) {
try_get:
need_wait = need_wake_putter = false;
if (head == tail) //empty
need_wait = true;
else if (tail == ((head + 1) % len) //full
need_wake_putter =true;
if (need_wait) {
wait_semophore(sem);
goto try_get;
} else {
get_element;
tail = (tail + 1) % len;
if (need_wake_putter)
increase_semophore(sem);
}
}
}
head 與 tail 指針的修改不需要保護,應為分別只有一個線程會修改他們,
put線程會讀取tail,修改head, get線程會讀取head, 修改tail。
代碼中最關鍵的是goto語句,防止出現誤等的情況,比如剛開始時,隊列為空,
put線程先運行,該線程會調用increase_semophore語句,然后get線程開始運行,
get線程第一次會取走一個element, 然后get線程繼續運行,當它試圖取第二個element時,
發現隊列為空,于是等待,這時wait_semophore是會成功的,因為put線程之前調用了
increase_semophore,雖然這時get線程會錯誤的等到資源信號量,但它會跳到try_get標簽
處重新檢查隊列是否為空,這樣就避免了出現錯誤的結果。同時經過仔細分析,兩個線程不會死鎖。
這個隊列實現機制的優點是最大的避免了調用OS的互斥/事件/信號量API,僅在必須的時候調用
wait_semophore/increase_semophore API,提高了運行效率。
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