矢量复制和多线程 :即使偶尔发生写入，如何确保多读

vector copying and multi-threading : how to ensure multi-read even if occasional writes may happen?

本文关键字：何确保 确保 多线程 复制 偶尔      更新时间：2023-10-16
Pseudocode:
Function1_vector_copy () {
vectora = vectorb;
}
Function2_vector_search() {
find k in vectora;
}

该程序是多线程的。虽然许多线程可以搜索，但矢量复制仅由单个线程完成，但偶尔也会完成。问题是不管它是什么，vector_search不应该失败。Vector_copy可以推迟，但vector_search不应该推迟。它没有延迟，没有故障模式。问题是共享变量 vectora 必须是持久的，这样vector_search根本不会失败。实现这一目标的最佳方法是什么？

编辑：

使用另一个问题的答案

boost::shared_mutex _access;
Function1_vector_copy() {
  // get upgradable access
  boost::upgrade_lock lock(_access);
  // get exclusive access
  boost::upgrade_to_unique_lock uniqueLock(lock);
  // now we have exclusive access
  vectora.swap(vectorb);
}
Function2_vector_search() {
  // get shared access
  boost::shared_lock lock(_access);
  // now we have shared access
  find k in vectora ;
}

如果具有可升级所有权的线程尝试升级，而其他线程 线程具有共享所有权，尝试将失败，线程 将阻止，直到可以获得独家所有权。 --提升文档

诀窍是矢量复制是异步完成的，它将在获得独占所有权后发生。所以矢量复制最终确实会发生，但延迟，实际上矢量复制也是一个非失败的操作，但延迟了，这对我来说没关系。会以某种方式锁定同步，我们将至少阻止一毫秒。但是使用这种交换的优势将导致更短的时间，使其可以忽略不计。

Function1_vector_copy () 
{
    VectorType tmp = vectorb;
    rwLock.acquireWrite();
    swap(tmp,vectora);
    rwLock.releaseWrite();
}

其余的留给读者作为练习。

更新：总结下面的评论...

首先，我应该明确指出，上面的原始swap(...)调用旨在作为伪代码，不一定从字面上理解。 我不知道VectorType到底是什么(从技术上讲仍然不知道(。 我假设你会打算尽可能高效地进行 swap((。 毕竟是伪代码...

在任何情况下，std::swap()都专门用于C++标准库中的所有容器类型。 因此，如果VectorType实际上是std::vector<UDT>，那么swap(tmp,vectora);应该是最优的，并且无需修改即可工作(依靠 Koenig 查找来解析符号(。

我认为 mccc 的想法并不太遥远，而是通用的 std：：swap(( 将执行矢量复制，您应该能够使用 std：：vector：：swap((。 功能上矢量的交换函数与通用函数的工作方式相同，但它要快得多，因为它只是交换很少的指针/大小变量，并且实际上并不执行元素复制。 因此，您的锁只会在少数组装说明中出现。

如果这仍然太长(此时，您可能需要查看您的设计(，另一种选择是拥有一个永远不会相互替换的向量循环列表。而是使用另一个引用"活动"向量的指针。 当您需要修改该集合时，初始化圆圈中的下一个向量，初始化完成后，更新指针。使用此解决方案，根本没有锁。 前一刻你的读者正在使用一个向量，下一刻他们正在使用不同的向量。

第二种解决方案的缺点是它肯定需要更多的内存，而且有点不可预测。 我想你可以声明你的"活动"矢量指针易失性，这将强制 CPU 确保每次读取指针值时缓存都同步，否则，有一些不确定的元素，其中多个 CPU 内核可能正在查看主内存的不同快照。 同样，在没有任何同步的情况下，您如何确保其他线程与即将被吹走的矢量一起完成？ 如果您执行任何类型的同步，则会返回 RW 锁定。

虽然我认为你可以得到第二种工作选择，并进行一些相对稳定的调整......可能。我的第一直觉是使用 RW 锁定和 vector：：swap((。

更新：实际上，我只是重新阅读了规范，看起来STL确实专门针对容器(包括std：：vector(专门针对全局std：：swap。 因此，即使调用全局函数，复杂度也是 O(1(。 MCMCC 的答案有效。

所以我们把这个猜测放下了，我只是写了一点代码，然后用调试器逐步完成它。这是我的应用程序代码：

std::vector< int >      a, b;
for( int i = 0; i < 10; i++ )
{
    a.push_back( i );
    b.push_back( i * 10 );
}
std::swap( a, b );

以下是对 std：：swap 的全局通用版本的调用内容：

template<class _Ty,
class _Alloc> inline
void swap(vector<_Ty, _Alloc>& _Left, vector<_Ty, _Alloc>& _Right)
{   // swap _Left and _Right vectors
_Left.swap(_Right);
}

如您所见，通用 std：：swap 模板函数在通用模式下执行复制构造函数的事情，专门用于向量。 在内部，它只是将所有工作委托给 std：：vector：：swap((，正如我们所建立的那样，这是一个更快的变体。

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