[发明专利]一种基于单进单出无锁队列的随机取出对象的方法

说明书

本发明公开一种基于单进单出无锁队列的随机取出对象的方法，其中，该方法包括：对size大小的对象池进行内存布局；将对象指针数组p[size]划分为使用区间[HEAD,TAIL]和空闲区间；消费者线程取出p[N]指向的对象(N∈[HEAD,TAIL])，并且在使用完毕之后释放。该方法相比于现有单进单出无锁队列，它多具备了“支持异步无锁/同步随机取出”、“已分配区间即队列”和“空闲对象无须查找”三个特点，将现有单进单出无锁队列的应用场景扩展到“网络会话管理”这类需求，并且还具有性能优势。

技术领域

本发明涉及单进单出无锁队列领域，尤其是一种基于单进单出无锁队列的随机取出对象的方法。

背景技术

单进单出无锁队列，是一种已经存在的算法，支持单生产者线程向HEAD位置添加对象，单消费者线程从TAIL位置取出对象，如图1所示。

但是，现有单进单出无锁队列，同时也是FIFO(first in first out)队列，即消费者线程只可以固定从TAIL位置取出对象，不可以越过TAIL位置，在[HEAD,TAIL)区间执行取出对象操作，如图2所示。

发明内容

为克服现有单进单出无锁队列存在的上述问题，本发明提供一种基于单进单出无锁队列的随机取出对象的方法，可以从[HEAD,TAIL]区间随机取出对象。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

在本发明一实施例中，提出了一种基于单进单出无锁队列的随机取出对象的方法，该方法包括：

对size大小的对象池进行内存布局；

将对象指针数组p[size]划分为使用区间[HEAD,TAIL]和空闲区间；

消费者线程取出p[N]指向的对象(N∈[HEAD,TAIL])，并且在使用完毕之后释放。

进一步地，对size大小的对象池进行内存布局，包括：

对象池前面部分为对象指针数组p[size]，后面部分为对象实体数组obj[size]；

设置对象指针数组p[size]中的各个指针指向；

设置对象实体数组obj[size]中每个对象实体携带的隐式尾部pos指向；

将对象指针数组p[size]实现为无锁环形队列。

进一步地，设置对象指针数组p[size]中的各个指针指向，包括：

设置对象指针数组p[size]中的各个指针，指向对象实体数组obj[size]中对应下标处的对象。

进一步地，设置对象实体数组obj[size]中每个对象实体携带的隐式尾部pos指向，包括：

让对象实体数组obj[size]中每个对象实体携带一个隐式尾部pos，用于存储指向该对象的指针，在对象指针数组p[size]中的下标值，使得对象池刚建立时，形成对象指针与对象实体的相互映射关系。

进一步地，将对象指针数组p[size]划分为使用区间[HEAD,TAIL]和空闲区间，包括：

[HEAD,TAIL]为使用区间，指向生产者线程添加且未被消费者线程取出的对象，其余部分为空闲区间，指向空闲对象。

进一步地，消费者线程取出p[N]指向的对象(N∈[HEAD,TAIL])，并且在使用完毕之后释放，包括：

执行释放操作前的使用区间状态；

交换p[N]与p[TAIL]的值；