試圖寫一個無鎖的單鏈表，刪除麻煩

Question

我正在嘗試編寫一個無鎖的單鏈表。 最終的一致性不是問題（有人遍歷可能包含不正確項目的列表）。

我認為我得到了正確的添加項（循環和Interlocked.CompareExchange ）。

但我無法弄清楚如何刪除節點（列表中的任何位置），因為我必須獲取上一個項目，並將其Next字段設置為當前節點的Next字段。

class Node
{
    Node Next;
    object Value;
}

class SinglyLinkedList
{
    Root _root;

    public void Add(object value)
    {}

    public void Remove(object value)
    {}
}

即

a - > b - > c

至

a - > c

偽代碼：

Node prev;
Node node = _root;
while (node.Value != nodeValue)
{
  prev = node;
  node = node.Next;
}
prev.Next = node.Next;

我如何使這成為一個原子操作（即確保調用prev.Next = node.Next沒有next或prev被另一個線程刪除）？

我可以使用ReaderWriterLockSlim ，但我發現這個問題很有趣，因為我知道存在無鎖鏈表。

我的擔憂：

如果當前線程在循環和賦值之間掛起，則會發生以下情況：

• prev本身可能已被另一個線程刪除。
• node可能已被另一個線程刪除。
• Node.Next可能已被刪除

Answer 1

是的，添加是一個簡單的兩步循環，CAS在前一個.Next指針上; 但刪除很難！

實際上，如果不使用額外的信息和邏輯，你就無法做到。

Harris通過添加一個標記位來創建解決此問題的方法，該標記位曾禁止任何人修改節點。 刪除變為兩步：首先（CAS）標記被刪除的節點以防止任何人更改它（特別是它的.Next指針）; 第二個CAS是前一個節點。下一個指針，現在是安全的，因為另一個節點已被標記。

問題是現在在C Harris中使用.Next指針的兩個最低有效位作為標記。 這很聰明，因為對於4字節對齊的指針，它們總是未被使用（即00），並且因為它們適合32位指針，所以它們可以原子地與指針本身一起使用CAS，這是該算法的關鍵。 當然，這在C＃中是不可能的，至少在不使用不安全代碼的情況下。

解決方案稍微復雜一些，並涉及對包含兩個字段（.Next + marker）的不可變類的額外引用。

我沒有對這些想法進行冗長的解釋，而是在互聯網上找到了一些將引用您需要的所有細節的參考資料，請參閱：

無鎖鏈接列表（第1部分）解釋了問題;

無鎖鏈接列表（第2部分）解釋C解決方案+自旋鎖解決方案;

無鎖鏈接列表（第3部分）解釋不可變狀態引用;

如果您對該主題非常好奇，那么學術論文會提供各種解決方案並對其性能進行分析，例如：無鎖鏈接列表和跳過列表