设计在并行和并行计算环境中高效运行的数据结构对于现代软件开发至关重要,这些结构必须同时处理多个进程或线程访问和修改数据,而不会造成错误或不一致.

并行和平行数据结构的挑战

其中一个主要挑战是当多线程访问共享资源时确保数据完整性。 如果同步管理不当,则可能出现种族条件、僵局和数据腐败。 此外,由于过度锁定或无效算法,还可能出现性能瓶颈。

强力数据结构的设计原则

有效同时存在的环境数据结构应该优先处理线程安全、可缩放性和最小锁定。 使用无锁或无等待算法可以减少争议,提高性能。 设计不可变性和使用原子操作也是常见的战略。

通用技术和模式

  • 无锁算法:[]利用原子操作避免锁机制.
  • 不可移动的数据结构: 创建后不改变的结构,简化同时访问.
  • 并行队列和堆栈:[] 执行线程安全集合,用于线程之间的通信.
  • 精细的锁定: 锁定只锁定数据小部分以减少争议.