这段代码实现了一个简单的链表数据结构 MyList
,其中包含基本的 Get
和 Modify
操作,并且支持多线程访问。此外,还使用了 EBR (Epoch-Based Reclamation)
技术来管理内存回收,以及 benchmark
库来进行性能测试。以下是对代码的逐行注释:
cpp
#include <benchmark/benchmark.h> // 引入 Google Benchmark 库
#include <mutex> // 引入 C++ 标准库中的互斥锁
#include "ebr.h" // 引入 EBR (Epoch-Based Reclamation) 相关头文件
#include "spin_lock.h" // 引入自旋锁相关头文件
// 定义链表节点结构
struct Node {
Node() : lock(), next(nullptr) {} // 构造函数,初始化锁和下一个指针
int key; // 键值
int value; // 值
Node *next; // 指向下一个节点的指针
SpinLock lock; // 自旋锁,用于保护节点
};
// 定义节点释放类,用于自动删除节点
class NodeFree {
public:
NodeFree(Node *node) { delete node; } // 构造函数,删除传入的节点
};
// 定义链表类
class MyList {
public:
MyList() {
Node *pre_node = nullptr;
auto *&cur_node = root_; // 当前节点指针
for (int i = 0; i < 10; i++) {
cur_node = new Node; // 创建新节点
cur_node->key = i; // 设置键值
cur_node->value = i; // 设置值
cur_node->next = pre_node; // 设置下一个指针
pre_node = cur_node; // 更新前一个节点指针
}
}
// 获取节点值
int Get(int key, int *value) {
root_->lock.lock(); // 锁住根节点
auto *cur_node = root_->next; // 当前节点指针
auto *pre_node = root_; // 前一个节点指针
while (cur_node != nullptr) {
cur_node->lock.lock(); // 锁住当前节点
pre_node->lock.unlock(); // 解锁前一个节点
if (key == cur_node->key) { // 如果找到键值
*value = cur_node->value; // 设置返回值
cur_node->lock.unlock(); // 解锁当前节点
return 0; // 返回成功
}
pre_node = cur_node; // 更新前一个节点指针
cur_node = cur_node->next; // 移动到下一个节点
}
pre_node->lock.unlock(); // 解锁最后一个节点
return 1; // 返回失败
}
// 修改节点值
int Modify(int key, int value) {
root_->lock.lock(); // 锁住根节点
auto *cur_node = root_->next; // 当前节点指针
auto *pre_node = root_; // 前一个节点指针
while (cur_node != nullptr) {
cur_node->lock.lock(); // 锁住当前节点
pre_node->lock.unlock(); // 解锁前一个节点
if (key == cur_node->key) { // 如果找到键值
cur_node->value = value; // 修改值
cur_node->lock.unlock(); // 解锁当前节点
return 0; // 返回成功
}
pre_node = cur_node; // 更新前一个节点指针
cur_node = cur_node->next; // 移动到下一个节点
}
pre_node->lock.unlock(); // 解锁最后一个节点
return 1; // 返回失败
}
// 使用 EBR 的获取节点值
int GetUseEbr(int key, int *value) {
ebr_mgr_.StartRead(); // 开始读操作
auto *cur_node = root_->next; // 当前节点指针
while (cur_node != nullptr) {
if (key == cur_node->key) { // 如果找到键值
*value = cur_node->value; // 设置返回值
ebr_mgr_.EndRead(); // 结束读操作
return 0; // 返回成功
}
cur_node = cur_node->next; // 移动到下一个节点
}
ebr_mgr_.EndRead(); // 结束读操作
return 1; // 返回失败
}
// 使用 EBR 的修改节点值
int ModifyUseEbr(int key, int value) {
root_->lock.lock(); // 锁住根节点
auto *cur_node = root_->next; // 当前节点指针
auto *pre_node = root_; // 前一个节点指针
while (cur_node != nullptr) {
cur_node->lock.lock(); // 锁住当前节点
if (key == cur_node->key) { // 如果找到键值
auto *new_node = new Node; // 创建新节点
new_node->key = cur_node->key; // 设置键值
new_node->value = value; // 设置值
new_node->next = cur_node->next; // 设置下一个指针
pre_node->next = new_node; // 更新前一个节点的下一个指针
cur_node->lock.unlock(); // 解锁当前节点
pre_node->lock.unlock(); // 解锁前一个节点
ebr_mgr_.FreeObject(cur_node); // 释放旧节点
return 0; // 返回成功
}
auto *next_node = cur_node->next; // 获取下一个节点
pre_node->lock.unlock(); // 解锁前一个节点
pre_node = cur_node; // 更新前一个节点指针
cur_node = next_node; // 移动到下一个节点
}
pre_node->lock.unlock(); // 解锁最后一个节点
return 1; // 返回失败
}
private:
Node *root_; // 根节点指针
EbrManager<Node, NodeFree, 15> ebr_mgr_; // EBR 管理器
};
// 定义基准测试类
class MyBenchmark : public benchmark::Fixture {
public:
void SetUp(const ::benchmark::State &state) override {} // 设置基准测试
MyList &GetMyList() { return l; } // 获取 MyList 实例
private:
MyList l; // MyList 实例
std::once_flag flag; // 一次性标志
};
constexpr int kKeySize = 10000; // 定义键值大小
// 定义不使用 EBR 的多线程工作基准测试
BENCHMARK_DEFINE_F(MyBenchmark, MultiThreadedWorkNoUseEbr)(benchmark::State &state) {
for (auto _ : state) {
auto &mylist = GetMyList(); // 获取 MyList 实例
if (0 == state.thread_index()) { // 主线程
// 修改操作
for (int i = 0; i < kKeySize; i++) {
mylist.Modify(i % 9, i); // 修改节点值
}
} else { // 其他线程
// 获取操作
for (int i = 0; i < kKeySize; i++) {
int value;
mylist.Get(i % 9, &value); // 获取节点值
}
}
}
}
// 定义使用 EBR 的多线程工作基准测试
BENCHMARK_DEFINE_F(MyBenchmark, MultiThreadedWorkUseEbr)(benchmark::State &state) {
for (auto _ : state) {
auto &mylist = GetMyList(); // 获取 MyList 实例
if (0 == state.thread_index()) { // 主线程
// 修改操作
for (int i = 0; i < kKeySize; i++) {
mylist.ModifyUseEbr(i % 9, i); // 修改节点值
}
} else { // 其他线程
// 获取操作
for (int i = 0; i < kKeySize; i++) {
int value;
mylist.GetUseEbr(i % 9, &value); // 获取节点值
}
}
}
}
// 注册基准测试,并指定线程数
BENCHMARK_REGISTER_F(MyBenchmark, MultiThreadedWorkNoUseEbr)->Threads(4);
BENCHMARK_REGISTER_F(MyBenchmark, MultiThreadedWorkNoUseEbr)->Threads(8);
BENCHMARK_REGISTER_F(MyBenchmark, MultiThreadedWorkNoUseEbr)->Threads(12);
BENCHMARK_REGISTER_F(MyBenchmark, MultiThreadedWorkUseEbr)->Threads(4);
BENCHMARK_REGISTER_F(MyBenchmark, MultiThreadedWorkUseEbr)->Threads(8);
BENCHMARK_REGISTER_F(MyBenchmark, MultiThreadedWorkUseEbr)->Threads(12);
BENCHMARK_MAIN(); // 运行基准测试
代码解释
-
Node 结构体:
- 定义了一个链表节点,包含键值、值、下一个节点指针和自旋锁。
-
NodeFree 类:
- 用于自动删除节点,构造函数中调用
delete
释放节点内存。
- 用于自动删除节点,构造函数中调用
-
MyList 类:
- 实现了一个简单的链表,支持
Get
和Modify
操作。 Get
和Modify
方法使用自旋锁来保护节点。GetUseEbr
和ModifyUseEbr
方法使用 EBR 技术来管理内存回收。
- 实现了一个简单的链表,支持
-
MyBenchmark 类:
- 继承自
benchmark::Fixture
,用于定义基准测试。 GetMyList
方法返回MyList
实例。
- 继承自
-
基准测试定义:
MultiThreadedWorkNoUseEbr
和MultiThreadedWorkUseEbr
分别定义了不使用 EBR 和使用 EBR 的多线程基准测试。- 主线程执行
Modify
操作,其他线程执行Get
操作。
-
基准测试注册:
- 使用
BENCHMARK_REGISTER_F
注册基准测试,并指定不同线程数。
- 使用
-
运行基准测试:
BENCHMARK_MAIN
运行所有注册的基准测试。
通过这些注释,你应该能够更好地理解代码的结构和功能。如果有任何具体问题或需要进一步的帮助,请随时告知。