几种线程间通信方式的比较？求助

[orasy]

现在在Windows下编程，是实时处理海量数据的要求，这时性能有较高的要求。现在的问题是这样的：

一个线程A产生数据，累积到一定数量后交给线程B去后续处理（例如写盘什么的），其实是满简单的一个需求了，我就开辟了2个buffer，我的想法是先让A获得第一个buffer的控制权，然后线程B再去等第一buffer控制权，当第一个buffer写满后，线程A释放第一个buffer的控制权，再去获得第二的buffer的控制权。线程B获得第一个buffer的控制权后处理数据，然后释放第一个buffer的控制权，再去等第二个buffer的控制权。以此交替。

我可以采用EnterCriticalSection，LeaveCriticalSection来解决这个同步，但是问题是，当A线程对buffer操作时，如果B也在等同一个buffer的控制权，这时候B是不是一直在内核模式和用户模式下切换，耗费资源非常大？有没有其他合理的办法。

因为程序中很多对这样的线程，我的目标要求是：
当A线程操作完成后，通知B，B在获得控制权前应该是"休眠"状态，不太耗费资源。对windows下的多线程了解不多，不知道那种同步互斥方式做合适我的应用。谢谢！！！！

[quwei197874]

线程同步都是有开销的，你的程序如果不是跨进程，用cs是开销最小的

[shenyi0106]

1.临界区不进行内核切换，全用户态操作
2.你的方法很好，基本上不需要做什么改动，当然也可以用队列，线程消息等

备注：最后，还得提醒一下，临界区不会进行内核切换，是所有同步中效率最高的一个

[orasy]

首先谢谢1楼的回复，没错，线程间同步必须耗费内核资源。我的程序是进程内的线程间同步。在B线程EnterCriticalSection 中，在这个等待过程中，是不是非常耗费的资源。有没有什么异动的方式。例如B线程注册了一个通知然后就"休眠"了，然后当A完成后，B也就收到这个通知，然后唤醒进行操作。不知道是否有这样的方式？

[orasy]

谢谢你的回复！
[Quote=引用 2 楼 shenyi0106 的回复:]

1.临界区不进行内核切换，全用户态操作
2.你的方法很好，基本上不需要做什么改动，当然也可以用队列，线程消息等

备注：最后，还得提醒一下，临界区不会进行内核切换，是所有同步中效率最高的一个
[/Quote]

[kyotrue]

你这种需求，采用一个循环缓冲就行了，只有一个线程写、一个线程读，可以采用无锁编程。

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-lockfree/index.html
最后部分就是

				
 /* 
 * __kfifo_put - puts some data into the FIFO, no locking version 
 * Note that with only one concurrent reader and one concurrent 
 * writer, you don't need extra locking to use these functions. 
 */ 
 unsigned int __kfifo_put(struct kfifo *fifo, 
       unsigned char *buffer, unsigned int len) 
 { 
  unsigned int l; 
  len = min(len, fifo->size - fifo->in + fifo->out); 
  /* first put the data starting from fifo->in to buffer end */ 
  l = min(len, fifo->size - (fifo->in & (fifo->size - 1))); 
  memcpy(fifo->buffer + (fifo->in & (fifo->size - 1)), buffer, l); 
  /* then put the rest (if any) at the beginning of the buffer */ 
  memcpy(fifo->buffer, buffer + l, len - l); 
  fifo->in += len; 
  return len; 
 } 

 /* 
 * __kfifo_get - gets some data from the FIFO, no locking version 
 * Note that with only one concurrent reader and one concurrent 
 * writer, you don't need extra locking to use these functions. 
 */ 
 unsigned int __kfifo_get(struct kfifo *fifo, 
     unsigned char *buffer, unsigned int len) 
 { 
  unsigned int l; 
  len = min(len, fifo->in - fifo->out); 
  /* first get the data from fifo->out until the end of the buffer */ 
  l = min(len, fifo->size - (fifo->out & (fifo->size - 1))); 
  memcpy(buffer, fifo->buffer + (fifo->out & (fifo->size - 1)), l); 
  /* then get the rest (if any) from the beginning of the buffer */ 
  memcpy(buffer + l, fifo->buffer, len - l); 
  fifo->out += len; 
  return len; 
 } 

[orasy]

我以前倒是看到过用volatile int 这个修饰符来定义一个环形buffer的读指针和写指针便宜量（据说读取这样的一个值是CPU的原子操作）。
在你贴出的代码中，如果保证一个线程读fifo->out 和另外个线程修改这个值得矛盾呢？

[Quote=引用 5 楼 kyotrue 的回复:]

你这种需求，采用一个循环缓冲就行了，只有一个线程写、一个线程读，可以采用无锁编程。

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-lockfree/index.html
最后部分就是

C/C++ code

/*
* __kfifo_put - puts some data into the ……
[/Quote]

[chenjiawei007]

临界区 等待共有对象时，会使得其他等待的线程进行挂起操作，只是这个挂起与唤醒调度是底层去完成，具体怎么调度很难讲吧，只是推荐不宜等待过久。

做同步还有Interlocked系列的枷锁，是算原子操作了，但是用起来麻烦，不如临界区方便。
只要尽量减少临界区中所等待的时间与加锁次数，就能提高同步效率。

[kyotrue]

[Quote=引用 6 楼 orasy 的回复:]
我以前倒是看到过用volatile int 这个修饰符来定义一个环形buffer的读指针和写指针便宜量（据说读取这样的一个值是CPU的原子操作）。
在你贴出的代码中，如果保证一个线程读fifo->out 和另外个线程修改这个值得矛盾呢？


引用 5 楼 kyotrue 的回复:

你这种需求，采用一个循环缓冲就行了，只有一个线程写、一个线程读，可以采用无锁编程。

http://……
[/Quote]

即使写线程用来计算的读指针的值已经“过期”了，导致的结果也不过是写线程计算出的可用buffer空间比当前实际的小而已，但是绝对不会产生冲突的；反之读线程也一样。



另外，临界区实现分两步，首先是利用类似Interlocked的原子操作实现在用户代码空间进入临界区，如果多次尝试不成功，就进入内核态，类似于WaitForSingleObject了

[orasy]

再说明下，在我说的应用中，A线程生成者预期是较耗时的（累积数据），而B消费者预期是较快的，那是否也就说明，B线程因为多次尝试进入临界区不成功，最后也是转为内核态了呢？

[alexmayer]

帮顶，等明白人。

[kyotrue]

[Quote=引用 9 楼 orasy 的回复:]
再说明下，在我说的应用中，A线程生成者预期是较耗时的（累积数据），而B消费者预期是较快的，那是否也就说明，B线程因为多次尝试进入临界区不成功，最后也是转为内核态了呢？
[/Quote]

是的

[orasy]

继续讨论。如果是这样的话，是否可以这样实现效率会好一些呢？

创建一个Event，B（消费者）等待此event（等不到立即退出），如果等不到就sleep一段时间，再去等，直到等到为止，如果等到了，就尝试进入CS。生产者在将buffer填满后，设置event，并离开CS。这样的实现会比B一直等待进入CS更有效率吗？当然这样方式降低了实时性

[kyotrue]

在临界区上等待、WaitForSingleObject阻塞都不会消耗CPU资源的。

不要2个缓冲切换，用循环缓冲。
如果想简单，就用一个临界区就是效率最高的；如果想效率更高，就用无锁编程，其实循环缓冲你这种情况也没什么加锁的必要。

我才做过相关项目，一个生产者线程不停往缓冲区写，一个线程当缓冲区满一定程度就往磁盘上写。可以明确的告诉你，多个缓冲切换非常的麻烦、非常的容易出错、非常的不易排查问题，解决好同步问题会花费你非常多的时间。

[orasy]

你说的那个项目和我说的应用要求比较类似，我再研究一下那个环形buffer的后，载请教。谢谢！！
[Quote=引用 13 楼 kyotrue 的回复:]

在临界区上等待、WaitForSingleObject阻塞都不会消耗CPU资源的。

不要2个缓冲切换，用循环缓冲。
如果想简单，就用一个临界区就是效率最高的；如果想效率更高，就用无锁编程，其实循环缓冲你这种情况也没什么加锁的必要。

我才做过相关项目，一个生产者线程不停往缓冲区写，一个线程当缓冲区满一定程度就往磁盘上写。可以明确的告诉你，多个缓冲切换非常的麻烦、非常的容易出错、非常的……
[/Quote]

[safeqq2]

数据不是超大就不需要建立太大的缓冲机制 第一内存消耗 第二资源消耗 第三管理复杂 你的想法几乎可以满足大部分的需求了 想法很不错了