多线程的那点儿事（之无锁链表）

winston

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    前面，为了使得写操作快速进行，我们定义了顺序锁。但是顺序锁有个缺点，那就是处理的数据不能是指针，否则可能会导致exception。那么有没有办法使得处理的数据包括指针呢？当然要是这个链表没有锁，那就更好了。
    针对这种无锁链表，我们可以初步分析一下，应该怎么设计呢？   
    （1）读操作没有锁，那么怎么判断读操作正在进行呢，只能靠标志位了；
    （2）写操作没有锁，那么读操作只能一个线程完成；
    （3）写操作中如果是添加，那么直接加在末尾即可；
    （4）写操作中如果是删除，那么应该先删除数据，然后等到当前没有操作访问删除数据时，释放内存，但是首节点不能删除。

    普通链表的结构为，

view plain

• typedef
  struct _LINK  
• {  
•     int data;  
•     struct _LINK* next;  
• }LINK;  

    假设此时有32个线程在访问链表，那么可以定义一个全局变量value，每一个bit表示一个thread，读操作怎么进行呢，

view plain

• void read_process()  
• {  
•     int index = get_index_from_threadid(GetThreadId());  
•     InterLockedOr(&value, 1 << index);  
•     /* read operation */
  
•     InterLockedAnd(&value, ~(1<< index));      
• }  

    那么，写操作怎么进行呢，

view plain

• void write_process_add(LINK* pHead, LINK* pLink)  
• {  
•     /* add link to the tail of list */
  
• }  
• 
  
• void write_process_del(LINK* pHead, LINK* pLink)  
• {  
•     delete_link_from_list(pHead, pLink);  
•     while(1){  
•         if(0 == value)  
•             break;  
•          Sleep(100);  
•     }  
• 
  
•     free(pLink);  
• }  

    其中链表的删除操作为，


view plain

• /*
• *  From:   
• *    ->   a  ->  b -> c -> d
• *
• *  To:
• *        -----------------
• *        |               V
• *    ->  a        b  ->  c ->d  
• *                                
• */
  

总结：
    （1）这种无锁链表有很多局限：多读少写、注意使用原子操作、不能删除头结点、数据只能添加到尾部、注意删除顺序和方法、读线程个数有限制等等；
    （2）写操作在操作前需要等待所有的读操作，否则有可能发生异常；
    （3）写操作不能被多个线程使用；
    （4）无锁链表应用范围有限，只是特殊情况下的一种方案而已。