Windows 同步-Windows 单向链表和互锁链表

发布于:2025-04-23 ⋅ 阅读:(88) ⋅ 点赞:(0)

Windows 单向链表(SList)同步机制详解

核心概念

SList(Singly-Linked List)是一种基于非阻塞算法实现的线程安全链表结构,具有以下特性:

  • ​原子性操作​​:所有插入/删除操作均通过硬件级原子指令完成
  • ​无锁设计​​:避免传统锁机制的优先级反转和锁定护航问题
  • ​高性能​​:特别适合高并发场景(如驱动程序、实时系统)
  • ​内存对齐要求​​:所有节点必须按MEMORY_ALLOCATION_ALIGNMENT(默认8字节)对齐

平台支持

Windows 版本 支持特性
Windows XP+ 支持32位SList操作
Windows 8+ 新增64位原子操作支持(如InterlockedCompare64Exchange128)
Windows 10+ 优化多核处理器下的并发性能

关键函数清单

初始化操作

函数 描述
InitializeSListHead 初始化SList头节点,必须在使用前调用

插入操作

函数 描述
InterlockedPushEntrySList 原子性将节点插入链表头部
InterlockedPushListSList 原子性合并两个SList(高效批量插入)

删除操作

函数 描述
InterlockedPopEntrySList 原子性移除并返回链表头部节点
InterlockedFlushSList 清空链表并返回所有节点(适用于批量处理)

查询操作

函数 描述
QueryDepthSList 获取链表当前节点数量(近似值,非实时精确计数)
RtlFirstEntrySList 获取链表头部节点指针(不修改链表状态)

内存管理规范

对齐要求

// 使用_aligned_malloc分配对齐内存
PSLIST_ENTRY pNode = (PSLIST_ENTRY)_aligned_malloc(sizeof(SLIST_ENTRY), MEMORY_ALLOCATION_ALIGNMENT);
InitializeSListHead(pNode);

# 互锁的 Singly 链接列表

互锁的单锁链接列表(SList)简化了从链接列表中插入和删除的任务。 SList 是使用非阻止算法实现的,可提供原子同步、提高系统性能,并避免诸如优先级反转和锁定护航等问题。

SList 在 32 位代码中实现和使用非常简单。 但是,很难在 64 位代码中实现它们,因为本机互锁交换基元可交换的数据量不是地址大小的两倍,因为它位于 32 位代码中。 因此,SLists 支持将高端可缩放算法移植到 Windows。

Windows 8: 从 Windows 8 开始,相应的本机互锁交换基元可用于 64 位代码,例如 InterlockedCompare64Exchange128。

应用程序可以通过调用 InitializeSListHead 函数来使用 SLists 初始化列表的头。 若要在列表中插入项,请使用 InterlockedPushEntrySList 函数。 若要从列表中删除项,请使用 InterlockedPopEntrySList 函数。

所有列表项都必须在 MEMORY_ALLOCATION_ALIGNMENT 边界上对齐。 未对齐的项可能会导致不可预知的结果。 请参阅 _aligned_malloc。

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