C# C语言中的无锁优先级队列#

我最近一直在搜索有关如何在C#中构造无锁优先级队列的信息。我甚至还没有找到任何语言的实现，也没有关于这个问题的像样的文件。我发现有几篇论文似乎是副本，或者至少引用了一篇论文，而这篇论文实际上并不是无锁优先级队列上的论文，尽管它的名字是；事实上，这是一篇关于使用细粒度锁的优先级队列的论文

我从其他地方收到的回复包括“使用单个线程”、“不需要它就可以无锁”和“这是不可能的”。这三个回答都是错误的

如果有人知道这方面的信息，我将不胜感激。

。请参阅第15章-优先级队列。这本书是用Java编写的，但可以很容易地翻译成C语言，因为它们都有GC（这对本书中的大多数实现都很重要）。

一般来说，这是一个很好的例子

但是，如果您真的想编写这种代码，我建议您从中获取一个页面，基本上，您将实现队列，但不是让对队列进行修改的所有函数修改您调用该方法的实例，而是让这些方法返回队列的全新实例

这在语义上类似于

System.String

用于维护不变性的模式；所有操作都会返回一个新的

系统字符串

，原始字符串不会被修改

这样做的结果是，您必须重新分配每次调用返回的引用。因为引用的赋值是原子操作，所以不需要担心线程安全；您可以保证读/写是原子的

然而，这将导致最后的胜利局面；可能对队列进行了多次修改，但只有最后一次分配将保持不变，从而丢失了队列中的其他插入

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这可能是可以接受的；如果没有，则必须在分配和读取引用时使用同步。您仍然会有一个无锁优先级队列，但是如果您担心线程安全和维护操作的完整性，那么除了将同步问题转移到数据结构之外，您什么也没做（几乎所有情况下，这都是一件好事，因为它为您提供了细粒度的显式控制）.

你怎么知道他们都错了？@soandos使用单线程违背了此数据结构的目的，如果我不需要它是无锁的，那么我就不会问这个问题，这并不是不可能的，因为以前已经这样做过。对于带有锁定的优先级队列来说，您的要求是什么？细粒度的锁是您想要的，我认为100%无锁是不可能的。@Snoopy幸运的是，我看到了无锁优先级队列的实现。细粒度锁只能在二进制堆中作为优先级队列使用，并锁定希望访问的每个子级。我已经做了这样一个实现，但它远远不够理想，因此我追求的是完全无锁的东西。该示例在其实现中使用了测试和设置指令，这一特性在C#中是不可用的，没有对执行引擎（.NET，Mono，…）进行特定添加。NET不提供这样的功能，很遗憾。@JNZ没有联锁。CompareeExchange您要找的是什么？@MerickOWA没有，因为这是比较和交换，而不是测试和设置或测试、测试和设置。不幸的是，它们根本不同，无法相互融合；我们需要执行级别控制。如果测试和设置意味着。。。（如果location==0，那么location=1，返回true，否则返回false）作为单个原子指令，为什么Interlock.CompareExchange（ref-location，0，1）==0与test和set不一样？您能否详细说明关于无锁优先级队列的实现细节？我不太明白这在实践中是如何工作的，但我理解它可能适用的背后的理论。@JNZ:假设

PriorityQueue

有一个

Push

方法。它不具有

void

返回类型，而是返回

PriorityQueue

的新实例；返回的实例将包含原始队列中的项，以及推送到该实例上的新项。这在没有锁的情况下工作，因为它涉及到对原始对象的读取操作，而对新对象的写入操作发生在构造函数中，这将始终是线程安全的。所有可变操作都将返回一个新实例。您只需确保跟踪新的引用即可。@casperOne好的，那么让我看看是否有这个权利。我遵循

Pop

方法的工作原理。

Push

方法将接收一个项目并返回一个新的

PriorityQueue

，其中包含该项目。不可变的

PriorityQueue

singleton将在原子操作中用刚刚返回的引用更新其引用。应该是这样的吗？如果两个或多个线程同时弹出怎么办？他们不是都会把同一件东西放出来吗？@JNZ:是的，没错。请记住，

Pop

方法实际上不会删除任何内容，而是返回一个新的

PriorityQueue

，并删除该项。Eric Lippert博客的链接展示了如何为许多数据结构实现这一点。