多线程环境中带有 shared_ptr 的 LRU

Question

我在使用基于 shared_ptr 且兼作 LRU 的“数据库”时遇到了一个极端情况。

从 C++17 开始，shared_ptr::use_count 不精确，所以我很难确定哪些元素可以从 LRU 中安全删除。

我无法删除仍在使用的元素，因为这会破坏其余代码中的约定。

据我所知，锁定互斥锁是不够的，因为只有解锁互斥锁才会强制设置内存屏障。即使持有锁，我仍然可以读取过时的值。

我当然可以在将互斥锁锁定在 LRU 内之后设置内存屏障，但我有点担心性能影响。

这是 lru 工作原理的概述：

template <k,v>
class DB{
  shared_ptr<V> emplace(k, args...) {
    lock guard();
    remove_elements_if_needed();
    insert_if_new(k, args...);
    refresh_lru(k);
    return ptr;
  }
};

Answer 1

我建议的一般解决方案是在锁定时确定要删除的候选元素。然后尝试通过执行以下操作将其删除：

• 为您认为可能好的元素创建一个weak_ptr实例 候选移除

• 像往常一样从列表中删除项目

• 尝试从weak_ptr将项目恢复为shared_ptr

• 如果您将weak_ptr 提升回shared_ptr 并且它仍然为空， 那么你就完成了。

• 如果新的 shared_ptr 不为空，那么你知道有人还有一个 对项目的引用。将项目放回您的数据结构中 和你找到的完全一样。

类似的东西。由于我还没有您的代码，因此我希望将其用于您的实施。但我猜你有一个“节点”的集合。每个节点都有一个成员，它是您交回给调用者的 shared_ptr 实例。

 bool remove_unused_element() {

      bool removed = false;

      for (node& n : lru) {
          weak_ptr<X> wp = n.item;
          n.item.reset();
          shared_ptr<X> sp = wp.lock();
          if (sp != nullptr){
              n.item = sp ; // restore this node, someone is still using it
          }
          else {
              lru.erase(n);
              removed = true;
              break;
          }
     }
     return removed;
}             
          
          
void remove_elements_if_needed() {
    bool result = true;
    while ((lru.size() > max_lru_size) && result) {
         result = remove_unused_element();
    }
}

以上所有代码都假定您已经获得了您在伪代码中显示的互斥锁。