单一消费者等待和无锁定大小队列 SPSCQueue

MIT
C/C++
跨平台
2019-05-17
红薯

SPSCQueue 是用 C++ 11 编写的单个生产者单一消费者等待和无锁定大小队列。

示例代码

SPSCQueue<int> q(2);
auto t = std::thread([&] {
  while (!q.front());
  std::cout << *q.front() << std::endl;
  q.pop();
});
q.push(1);
t.join();

使用

  • SPSCQueue<T>(size_t capacity);

    Create a SPSCqueue holding items of type T with capacity capacity. Capacity need to be greater than 2.

  • void emplace(Args &&... args);

    Enqueue an item using inplace construction. Blocks if queue is full.

  • bool try_emplace(Args &&... args);

    Try to enqueue an item using inplace construction. Returns true on success and false if queue is full.

  • void push(const T &v);

    Enqueue an item using copy construction. Blocks if queue is full.

  • template <typename P> void push(P &&v);

    Enqueue an item using move construction. Participates in overload resolution only if std::is_constructible<T, P&&>::value == true. Blocks if queue is full.

  • bool try_push(const T &v);

    Try to enqueue an item using copy construction. Returns true on success and false if queue is full.

  • template <typename P> void try_push(P &&v);

    Try to enqueue an item using move construction. Returns true on success and false if queue is full. Participates in overload resolution only if std::is_constructible<T, P&&>::value == true.

  • T *front();

    Return pointer to front of queue. Returns nullptr if queue is empty.

  • pop();

    Dequeue first elment of queue. Invalid to call if queue is empty. Requires std::is_nothrow_destructible<T>::value == true.

一旦一个单一的写线程可以执行入队列的操作时,只有一个单一的读线程可以执行取队列操作,其他的使用都是不允许的。

实现原理

Memory layout

底层实现是一个环形缓冲区。

参考资料:

性能测试

以下测试结果是基于 2 socket machine with 2 x Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2620 0 @ 2.00GHz.

NUMA Node / Core / Hyper-Thread Throughput (ops/ms) Latency RTT (ns)
#0,#0,#0 & #0,#0,#1 63942 60
#0,#0,#0 & #0,#1,#0 37739 238
#0,#0,#0 & #1,#0,#0
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