简易高效的Delphi原子队列
本文提供Delphi一个基于原子操作的无锁队列,简易高效。适用于多线程大吞吐量操作的队列。
可用于Android系统和32,64位Windows系统。
感谢歼10和qsl提供了修改建议!
有如下问题:
1.必须事先足够大开辟内存,大到不会出现队列溢出了。
2.队列大小必须是2的幂
3.不能压入空指针
4.本程序还未经过工程应用考验
unit Iocp.AtomQueue; interface Uses
SysUtils,
SyncObjs; Type
TAtomFIFO = Class
Protected
FWritePtr: Integer;
FReadPtr: Integer;
FCount:Integer;
FHighBound:Integer;
FisEmpty:Integer;
FData: array of Pointer;
function GetSize:Integer;
Public
procedure Push(Item: Pointer);
function Pop: Pointer;
Constructor Create(Size: Integer); Virtual;
Destructor Destroy; Override;
Procedure Empty;
property Size: Integer read GetSize;
property UsedCount:Integer read FCount;
End; Implementation //创建队列,大小必须是2的幂,需要开辟足够大的队列,防止队列溢出 Constructor TAtomFIFO.Create(Size: Integer);
var
i:NativeInt;
OK:Boolean;
Begin
Inherited Create;
OK:=(Size and (Size-)=); if not OK then raise Exception.Create('FIFO长度必须大于等于256并为2的幂'); try
SetLength(FData, Size);
FHighBound:=Size-;
except
Raise Exception.Create('FIFO申请内存失败');
end;
End; Destructor TAtomFIFO.Destroy;
Begin
SetLength(FData, );
Inherited;
End; procedure TAtomFIFO.Empty;
begin
while (TInterlocked.Exchange(FReadPtr, )<>) and
(TInterlocked.Exchange(FWritePtr, )<>) and
(TInterlocked.Exchange(FCount, )<>) do;
end; function TAtomFIFO.GetSize: Integer;
begin
Result:=FHighBound+;
end; procedure TAtomFIFO.Push(Item:Pointer);
var
N:Integer;
begin
if Item=nil then Exit; N:=TInterlocked.Increment(FWritePtr) and FHighBound;
FData[N]:=Item;
TInterlocked.Increment(FCount);
end; Function TAtomFIFO.Pop:Pointer;
var
N:Integer;
begin
if TInterlocked.Decrement(FCount)< then
begin
TInterlocked.Increment(FCount);
Result:=nil;
end
else
begin
N:=TInterlocked.Increment(FReadPtr) and FHighBound;
//假设线程A调用了Push,并且正好是第1个push,
//执行了N:=TInterlocked.Increment(FWritePtr) and FHighBound,
//还没执行FData[N]:=Item, 被切换到其他线程
//此时假设线程B调用了Push,并且正好是第2个push,并且执行完毕,这样出现FCount=1,第2个Item不为空,而第一个Item还是nil(线程A还没执行赋值)
//假设线程C执行Pop,由于Count>0(线程B的作用)所以可以执行到这里,但此时FData[N]=nil(线程A还没执行赋值),
//因此线程C要等待线程A完成FData[N]:=Item后,才能取走FData[N]
//出现这种情况的概率应该比较小,基本上不会浪费太多CPU
while FData[N]=nil do Sleep();
Result:=FData[N]; FData[N]:=nil;
end;
end; End.
性能测试:
采用天地弦提供的评估程序,进行了一些修改,分别对使用不同的临界区的队列进行对比结果如下:
其中Swith是因队列读空,进行线程上下文切换的次数
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