可以锁定（等待）免费双向链表吗？

Question

用C＃标签提出这个问题，但是如果可能的话，应该可以使用任何语言。

是否可以使用Interlocked操作实现双向链表以提供无等待锁定？ 我想插入，添加和删除，并清除，而不是等待。

Answer 1

是的，这是可能的，这是我在C ++中实现类似STL的无锁双链表 。

生成线程以在列表上随机执行操作的示例代码

它需要64位比较和交换才能在没有ABA问题的情况下运行。 此列表仅可用于无锁内存管理器 。

查看第12页的基准测试 。 随着争用的增加，列表的性能与线程数呈线性关系。 该算法支持不相交访问的并行性，因此随着列表大小的增加，争用可能会减少。

Answer 2

一个简单的谷歌搜索将揭示许多无锁双链表。

但是，它们基于原子CAS（比较和交换）。

我不知道C＃中的操作是多么原子，但根据这个网站

http://www.albahari.com/threading/part4.aspx

C＃操作只能保证读取和写入32位字段的原子性。 没有提到CAS。

Answer 3

这是一篇论文 ，描述了一个无锁双链表。

我们提出了一种高效且实用的并发deque的无锁实现，它是不相交并行可访问的，并使用现代计算机系统中可用的原子基元。 先前已知的无锁定的deques算法要么基于不可用的原子同步原语，要么仅实现功能的子集，要么不是为不相交的访问而设计的。 我们的算法基于双向链表，只需要单字比较和交换......

Ross Bencina有一些非常好的链接，我刚刚找到了关于“ 关于无锁和无等待算法的一些注释 ”的数字论文和源代码示例。

Answer 4

我不相信这是可能的，因为你不得不一次设置多个参考，并且互锁操作的功率有限。

例如，执行add操作 - 如果要在A和C之间插入节点B，则需要在一个原子操作中设置B-> next，B-> prev，A-> next和C-> prev。 联锁无法处理。 预设B的元素甚至没有帮助，因为另一个线程可能会在您准备“B”时决定插入。

在这种情况下，我会更多地关注锁定尽可能细粒度，而不是试图消除它。

Answer 5

在大多数体系结构中，可以为所有可复制数据结构编写无锁算法[1]。 但是很难写出有效的。

我写了一篇由HåkanSundell和Philippas Tsigas为.Net编写的无锁双链表的实现 。 注意，由于这个概念，它不支持原子PopLeft。

[1]： Maurice Herlihy：等待自由同步的不可能性和普遍性结果（1988）

Answer 6

那你还没有问过怎么做。 但是，如果您可以在c＃中执行原子CAS，那么这是完全可能的。

事实上，我现在只是在C ++中实现一个双向链接的等待自由列表。

这是描述它的论文。 http://www.cse.chalmers.se/~tsigas/papers/Haakan-Thesis.pdf

并且演示文稿也可能为您提供一些线索。 http://www.ida.liu.se/~chrke/courses/MULTI/slides/Lock-Free_DoublyLinkedList.pdf

Answer 7

阅读脚注 - 他们计划在VS2010的最终版本之前从4.0中提取ConcurrentLinkedList

Answer 8

FWIW，.NET 4.0正在System.Collections.Concurrent命名空间中添加一个ConcurrentLinkedList，一个线程安全的双向链表。 您可以阅读文档或描述它的博客文章 。

Answer 9

我会说答案是非常严格的“是的，这是可能的 ，但很难”。 为了实现你所要求的，你基本上需要能够将操作编译在一起以确保没有冲突的东西; 因此，为此目的创建一般实施将非常困难，并且仍然会有一些重大限制。 根据精确的需求创建一个特定的实现可能会更简单，即使这样，它也不会“简单”。