[发明专利]一种多核环境下基于数组结构的无等待栈操作方法

权利要求书

1.一种多核环境下基于数组结构的无等待栈操作方法，其步骤为：

1)主程序初始化代表栈的全局数组，即分配一个包含N个数组元素的段；其中，每个数组元素包含用于存储入栈数据的变量val，指向入栈请求的指针push，以及指向出栈请求的指针pop；初始化两全局共享变量T、pc；其中，T为栈顶索引，pc为指示出栈请求的标识符；

2)启动m个线程，每个线程th_i维护一存储自己运行状态的变量h_i；该变量h_i包含指针next、入栈伙伴指针和出栈伙伴指针；其中，线程th_i的入栈伙伴指针和出栈伙伴指针均初始指向线程th_i；

3)利用变量h_i中的next指针，将该m个线程的运行状态链接为环状；

4)该主程序等待接收线程对栈进行操作的请求；当线程th_i对栈进行操作时，如果该线程th_i的操作请求为入栈请求，则该线程th_i执行无等待入栈操作；如果该线程th_i的操作请求为出栈请求，则该线程th_i执行无等待出栈操作；如果该线程th_i的操作请求为栈的销毁请求，则该主程序首先销毁栈，然后包括主程序在内的所有线程结束执行；

其中，所述无等待入栈操作为：首先利用比较并交换原子操作，尝试将入栈数据直接存入栈顶元素的val变量，当存入失败的次数超过给定阈值P后，会在本线程的运行状态中公布本次入栈请求；其它线程会在执行无等待出栈操作时，尝试为该入栈请求指定合适的入栈位置，以协助该入栈请求的完成；

所述无等待出栈操作为：首先读取栈顶索引，然后从该索引所指的位置开始，朝索引值递减的方向依次尝试从相应元素出栈，当出栈失败的次数超过给定阈值P后，

会在本线程的运行状态中公布本次出栈请求；其它线程会在执行无等待出栈操作时，

尝试为该出栈请求指定合适的出栈位置，以协助该出栈请求的完成。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该线程th_i执行无等待入栈操作的具体实现方法为：

a)对栈顶索引T进行原子加一，获取入栈位置索引i；设置变量push_failures，用于记录将入栈数据v存入全局数组失败的次数；

b)如果全局数组的当前长度小于i+1，则通过分配多个包含N个数组元素的段，将全局数组的长度扩展为不小于i+1；在全局数组中查找索引为i的元素，并将变量c设置为该元素，然后尝试将入栈数据v存入元素c的变量val；其中，索引为i的元素指全局数组中第i+1个元素；

c)判断入栈数据v是否被成功存入元素c的变量val，如果是，则结束本次入栈操作；否则，执行push_failures＝push_failures+1；判断当前push_failures值是否大于阈值P，如果是，则该线程th_i的运行状态中公布本次入栈请求r，并将入栈请求r的标识符设置为入栈位置索引i的当前值，执行步骤d)；否则，执行步骤a)；

d)对栈顶索引T进行原子加一，获取入栈位置索引i；如果全局数组的当前长度小于i+1，则通过分配多个包含N个数组元素的段，将全局数组的长度扩展为不小于i+1；在全局数组中查找索引为i的元素，并将变量c设置为该元素，如果能够将元素c的指向入栈请求的指针push改为指向该入栈请求r，则将元素c指定为该入栈请求r的入栈位置，否则判断该入栈请求r是否已有指定元素进行入栈，如果是，则将入栈数据v存入该入栈请求r被指定的入栈元素的val变量中，结束本次入栈操作；如果该入栈请求r没有指定元素进行入栈，则重复步骤d)。