CN104123177B - 一种无锁的多线程数据同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无锁的多线程数据同步方法，包括如下步骤：A、主线程接收消息，并分派处理消息。B、判断子线程是否为挂起状态，若是，则执行步骤C，否则，无操作。C、主线程创建队列1，并将队列1中的文件拷贝到队列2，然后清除队列1中的数据。D、主线程设置信号对象为有信号状态。E、子线程得到信号，遍历队列2中的文件，循环调用加载对象并把创建好的对象插入到队列3。F、判断子线程是否为挂起状态，若是，则执行步骤G，否则，无操作。G、主线程将队列3中的数据拷贝到队列4，并清除队列3中的数据。H、将创建好的对象插入队列1，并设置信号对象为有信号状态。本发明解决了主线程和子线程访问对象出现死锁的问题。

Description

一种无锁的多线程数据同步方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种无锁的多线程数据同步方法。

背景技术

随着计算机系统的发展，图形处理单元(Graphic Processing Unit，GPU)的绘制功能从中央处理器(CPU)解放出来。这样就大大提高了图形绘制的速度。之前对图像绘制的所有计算工作均由CPU完成，重建速度慢，难以达到实时绘制的要求，然而计算机图形硬件性能的不断提高，使得利用图形处理单元对数据进行实时交互操作成为可能。在应用程序中，每个应用程序就是一个进程，进程由一个或多个线程组成。没有线程，进程的资源就不能被CPU所利用。对于一个应用而言，一个好的架构设计既能让各个部件发挥其功能并分步有序执行，又能节约时间效率。每个程序都会创建一个线程，这个线程会通知CPU有一个新的任务要处理。在单线程里，主线程既要接受消息，其包含键盘消息、鼠标消息、脚本消息及网络消息等，又要处理消息的任务。而在多线程里，主线程会把加载场景文件、模型等任务指派给子线程去加载，子线程加载完成后只要通过一个标识来通知主线程就可以了，这样的话，多个线程并发的处理逻辑，大大增加了使用CPU的时间，从而提高运行效率。上述多线程架构模型是普通的模式，当子线程加载这些文件的过程中，主线程是不允许访问的，然而有些文件是供主子线程共享的。当需要同步对象时，如果主线程和子线程同时读一份数据或者一读一写时，不会出现问题，但是，如果多线程要同时写一份数据，就会出现并发错误。因为在同时写同一份数据时，每个线程是有共享保护的。所有的内核对象都有保护共享数据的功能，都需要等待信号对象，在等待过程中将耗费大量时间。

发明内容

本发明的目的在于通过一种无锁的多线程数据同步方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种无锁的多线程数据同步方法，其包括如下步骤：

A、主线程接收消息，并分派处理消息；

B、判断子线程是否为挂起状态或休眠状态，若是，则执行步骤C，否则，无操作；

C、主线程创建包含所有需要加载文件的队列1，并将队列1中所有需要加载的文件拷贝到队列2，然后清除队列1中的数据；

D、主线程设置信号对象为有信号状态；

E、子线程得到信号，遍历队列2中的文件，循环调用加载对象并把创建好的对象插入到队列3；

F、判断子线程是否为挂起状态或休眠状态，若是，则执行步骤G，否则，无操作；

G、主线程将队列3中的数据拷贝到队列4，并清除队列3中的数据；

H、将创建好的对象插入队列1，并设置信号对象为有信号状态。

特别地，所述步骤E具体包括：子线程得到信号，遍历队列2中的文件，并抽取和检索需要加载的文件及创建对象，将创建完成后的对象插入队列3。

特别地，所述步骤H具体包括：将需要创建对象的文件名,及其他参数插入队列1，并设置信号对象为有信号状态。

本发明提出的无锁的多线程数据同步方法利用队列间的帧同步替代了对象间的同步，主线程只需要花费很少的时间即可对队列间的帧对象进行判断，解决了主线程和子线程访问对象出现死锁的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无锁的多线程数据同步方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的无锁的多线程数据同步方法流程图。

本实施例中无锁的多线程数据同步方法具体包括如下步骤：

步骤S101、主线程接收消息，并分派处理消息。

步骤S102、主线程判断子线程是否为挂起状态或休眠状态(sleep)，若是，则执行步骤S103，否则，无操作。

步骤S103、主线程创建包含所有需要加载文件的队列1，并将队列1中所有需要加载的文件拷贝到队列2，然后清除队列1中的数据。

主线程中创建一个队列，这个队列就像一个容器，包含了所有需要加载的文件。把容器中包含的所有文件设定为队列1。主线程将需要加载的对象存放在队列1中。当子线程挂起或休眠时，主线程另开辟一个队列2，把队列1中所有需要加载的文件拷贝到队列2中，即交换队列数据，并清除队列1中的数据。

步骤S104、主线程设置信号对象为有信号状态。

步骤S105、子线程得到信号，遍历队列2中的文件，循环调用加载对象并把创建好的对象插入到队列3。

子线程遍历队列2中的文件，并抽取和检索需要加载的文件及创建对象，将创建完成后的对象插入队列3。

步骤S106、主线程判断子线程是否为挂起状态或休眠状态，若是，则执行步骤S107，否则，无操作。

步骤S107、主线程将队列3中的数据拷贝到队列4中，并清除队列3中的数据。

步骤S108、将创建好的对象插入队列1，并设置信号对象为有信号状态。

将需要创建对象的文件名,及其他参数插入队列1，并设置信号对象为有信号状态。

下面以计算机语言的形式，对本实施例中主线程和子线程的处理逻辑进行扼要说明。

主线程处理逻辑：

1.判断子线程是否为挂起状态或休眠状态，若是，则将队列1中所有需要加载的文件拷贝到队列2，然后清除队列1中的数据，否则，无操作

2.判断子线程是否为挂起状态或休眠状态，若是，则将队列3中的数据拷贝到队列4，并清除队列3中的数据，否则，无操作

(如果设置了回调函数，调用回调函数)

3.将需要创建对象的文件名,及其他参数插入队列1，并设置信号对象为有信号状态

遍历队列2中的每个对象，并加载每个对象，把所有创建的对象插入到队列3中

(如果设置了回调函数，调用回调函数)

挂起信号对象

Sleep(20)；

}

从上面的流程可以看出，在本实施例中使用了4个队列，分别是队列1、队列2、队列3以及队列4。队列1和队列4被主线程使用，队列2和队列3被子线程使用。队列1是供主线程存放需要加载的对象。队列2是把队列1中的数据拷贝过来；因为子线程需要访问队列1中的数据，可是队列1是主线程在使用，所以为了安全，额外开辟了一个队列2，供给子线程使用。从队列1中的数据拷贝到队列2的过程中，子线程为挂起状态或休眠状态的情况下才是安全的。子线程访问队列2中的数据，然后循环调用加载对象并把创建好的对象插入到队列3中。待子线程为挂起状态或休眠状态的时候，再把队列3中的数据拷贝到队列4中。

本发明的技术方案利用队列间的帧同步替代了对象间的同步，主线程只需要花费很少的时间即可对队列间的帧对象进行判断，解决了主线程和子线程共享统一对象时读写数据存在的问题。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (1)

1.一种无锁的多线程数据同步方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、主线程接收消息，并分派处理消息；

B、判断子线程是否为挂起状态，若是，则执行步骤C，否则，无操作；

C、主线程创建包含所有需要加载文件的队列1，并将队列1中所有需要加载的文件拷贝到队列2，然后清除队列1中的数据；

D、主线程设置信号对象为有信号状态；

E、子线程得到信号，遍历队列2中的文件，循环调用加载对象并把创建好的对象插入到队列3,其具体包括：子线程得到信号，遍历队列2中的文件，并抽取和检索需要加载的文件及创建对象，将创建完成后的对象插入队列3；

F、判断子线程是否为挂起状态，若是，则执行步骤G，否则，无操作；

G、主线程将队列3中的数据拷贝到队列4，并清除队列3中的数据；

H、循环执行步骤A至步骤G。