[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

摘要

本发明公开了一种多核环境下基于数组结构的无等待栈操作方法。本方法为：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；2)启动m个线程，每个线程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；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；如果线程的操作请求为入栈请求，则执行无等待入栈操作；如果为出栈请求，则执行无等待出栈操作；如果销毁请求，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。本发明具有高并行度、低复杂度，为线程的操作提供无等待的进度保障。

主权项

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。