实现线程安全数组

Question

我希望能够实现一个类似数组的数据结构，允许多线程同时修改/插入项目。如何在性能方面获得更好的效果？我实现了一个 std::vector 的包装类，并使用关键段来同步线程。请看下面我的代码。每当一个线程想要处理内部数据时，它可能需要等待其他线程。因此，我认为它的性能并不好。 :( 是否有任何想法？

class parallelArray{
private:
    std::vector<int> data;
    zLock dataLock; // my predefined class for synchronizing
public:
    void insert(int val){
         dataLock.lock();
         data.push_back(val);
         dataLock.unlock();
    }

    void modify(unsigned int index, int newVal){
         dataLock.lock();
         data[index]=newVal; // assuming that the index is valid
         dataLock.unlock();
    }
};

- anhldbk

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谷歌搜索“无锁数据结构”。 - PlasmaHH

你进行了性能分析吗？你怎么知道性能不好？对于你所尝试做的事情而言，它可能已经足够好了 - 其他选择可能对你真正需要做的事情来说过于复杂！？！ - Nim

请注意：这段代码不具备异常安全性，例如当索引无效时会发生死锁。你应该使用一些作用域锁系统。 - KillianDS

@KillianDS：如果索引无效（我假设您是指“修改”），它不会死锁，而是导致未定义的行为，这更糟糕，但在一般情况下，没有任何操作会抛出异常（唯一可能抛出异常的操作是push_back，如果它无法分配新的内存块）。仍然建议非常明智：始终使用RAII来持有资源，而锁是一种资源。 - David Rodríguez - dribeas

@Nim：这段代码是我正在做的简化版本，必须具有可扩展性。Serge Dundich 给了我一些解决问题的线索（见下文）。无论如何，还是谢谢你！ :) - anhldbk

Answer 1

看一下Boost库中的shared_mutex。这允许您有多个读者，但只允许一个写者。

http://www.boost.org/doc/libs/1_47_0/doc/html/thread/synchronization.html#thread.synchronization.mutex_types.shared_mutex

- Alan

Answer 2

最好的方法是使用一些快速的读写锁。您可以执行共享锁定以进行只读访问，执行独占锁定以进行可写访问 - 这样就可以同时执行只读访问。

在用户模式Win32 API中，Slim Reader/Writer (SRW) Locks在Vista及更高版本中可用。

在Vista之前，您必须自己实现读写锁功能，这是相当简单的任务。您可以使用一个关键部分、一个事件和一个枚举/整数值来完成它。虽然良好的实现需要更多的努力 - 我会使用手工制作的本地（堆栈分配）结构的链接列表来实现公平等待队列。

- Serge Dundich