AtomicRingBuffer / AtomicRingQueue

一个固定大小的几乎无锁的并发环形缓冲区

优点

• 快速，try_push 和 try_pop 是 O(1)
• 即使在重并发期间也能很好地扩展
• AtomicRingBuffer 只有 4 个字的内存开销（AtomicRingQueue 有 6 个字的开销）
• 通过 AtomicRingQueue 支持阻塞弹出
• 初始创建后不再进行内存分配

缺点

• 不支持增长/缩小
• 最大容量为 (usize >> 16) 个条目
• 容量向上舍入到下一个2的幂

这个队列的性能应该与 mpmc 类似，但内存开销更低。如果您不关注内存开销，应运行基准测试以决定使用哪个。

实现细节

这个实现使用两个原子操作来存储 read_index/write_index

 Read index atomic
+63------------------------------------------------16+15-----8+7------0+
|                     read_index                     | r_done | r_pend |
+----------------------------------------------------+--------+--------+
 Write index atomic
+63------------------------------------------------16+15-----8+7------0+
|                     write_index                    | w_done | w_pend |
+----------------------------------------------------+--------+--------+

• write_index/read_index (32位架构上的16位，64位架构上的48位)：环形缓冲区中当前读/写位置（头和尾）。
• r_pend/w_pend (8位)：挂起的并发读/写次数
• r_done/w_done (8位)：完成的读/写次数。

读取时，首先增加 r_pend，然后从内存中读取环形缓冲区的内容。读取完成后，增加 r_done。只有当 r_done 等于 r_pend 时才增加 read_index。

写入时，首先增加 w_pend，然后更新环形缓冲区的内容。写入完成后，增加 w_done。如果 w_done 等于 w_pend，则两者都设置为0，并增加 write_index。

在罕见的情况下，这可能导致多个线程轮流增加 r_pend，而 r_done 永远达不到 r_pend 的竞争。如果 r_pend == 255 或 w_pend == 255，则自旋循环等待它变为 <255 以继续。这在实践中很少发生，这就是为什么它被称为几乎无锁。

结构体

此包提供了不带阻塞弹出支持的 AtomicRingBuffer 和带阻塞弹出支持的 AtomicRingQueue。

依赖项

此包依赖于 parking_lot 在 AtomicRingQueue 中提供阻塞支持

使用方法

要使用 AtomicRingBuffer，请将以下内容添加到您的 Cargo.toml

[dependencies]
atomicring = "1.2.9"

并在您的代码中添加类似以下内容

// create an AtomicRingBuffer with capacity of 1024 elements 
let ring = ::atomicring::AtomicRingBuffer::with_capacity(900);

// try_pop removes an element of the buffer and returns None if the buffer is empty
assert_eq!(None, ring.try_pop());
// push_overwrite adds an element to the buffer, overwriting the oldest element if the buffer is full: 
ring.push_overwrite(1);
assert_eq!(Some(1), ring.try_pop());
assert_eq!(None, ring.try_pop());

许可证

根据MIT许可证和Apache许可证（版本2.0）授权。

请参阅LICENSE-MIT和LICENSE-APACHE获取详细信息。