本發(fā)明涉及計算機軟件技術領域，特別涉及一種適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)管理方法及系統(tǒng)。

背景技術：

目前，在傳統(tǒng)軟件技術的多生產(chǎn)者多消費者模式下，為了保證數(shù)據(jù)的正確性，需要引入互斥鎖，否則將會導致多線程同時訪問隊列數(shù)據(jù)而引起線程同時進入互斥區(qū)等問題。

然而，在多生產(chǎn)者多消費者模式的實現(xiàn)過程中，互斥鎖的引入，將會導致在隊列訪問負載較大的情況下造成CPU效率低下甚至引發(fā)程序的死鎖等問題。

綜上所述可以看出，如何在實現(xiàn)多生產(chǎn)者多消費者模式的過程中，保證軟件程序的穩(wěn)定性和執(zhí)行效率是目前有待解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)管理方法及系統(tǒng)，能夠在實現(xiàn)多生產(chǎn)者多消費者模式的過程中，保證了軟件程序的穩(wěn)定性和執(zhí)行效率。其具體方案如下：

一種適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)管理方法，包括：

當多個生產(chǎn)者中的任一生產(chǎn)者產(chǎn)生新數(shù)據(jù)元素，則利用std::atomic類型，判斷預設隊列當前是否符合入列條件，如果是，則將該新數(shù)據(jù)元素緩存至所述預設隊列，如果否，則禁止將該新數(shù)據(jù)元素緩存至所述預設隊列；

當多個消費者中的任一消費者需要對所述預設隊列中緩存的數(shù)據(jù)元素進行處理，則利用std::atomic類型，判斷所述預設隊列當前是否符合出列條件，如果是，則從當前所述預設隊列中提取出相應的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應的消費者，以進行相應的數(shù)據(jù)處理。

可選的，所述判斷預設隊列當前是否符合入列條件的過程，包括：

判斷所述預設隊列當前是否已經(jīng)存滿，如果否，則判定當前所述預設隊列符合入列條件，如果是，則判定當前所述預設隊列不符合入列條件。

可選的，所述判斷所述預設隊列當前是否符合出列條件的過程，包括：

判斷當前所述預設隊列中是否存在未處理的數(shù)據(jù)元素，如果是，則判定當前所述預設隊列符合出列條件，如果否，則判定當前所述預設隊列不符合出列條件。

可選的，所述方法，還包括：

對所述預設隊列進行實時監(jiān)視；

若監(jiān)視到當前所述預設隊列中的剩余緩存空間容量小于預設容量閾值，則發(fā)出相應的容量預警信息。

可選的，所述預設隊列為環(huán)形緩沖區(qū)。

本發(fā)明還相應公開了一種適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，包括：

入列管理模塊，用于當多個生產(chǎn)者中的任一生產(chǎn)者產(chǎn)生新數(shù)據(jù)元素，則利用std::atomic類型，判斷預設隊列當前是否符合入列條件，如果是，則將該新數(shù)據(jù)元素緩存至所述預設隊列，如果否，則禁止將該新數(shù)據(jù)元素緩存至所述預設隊列；

出列管理模塊，用于當多個消費者中的任一消費者需要對所述預設隊列中緩存的數(shù)據(jù)元素進行處理，則利用std::atomic類型，判斷所述預設隊列當前是否符合出列條件，如果是，則從當前所述預設隊列中提取出相應的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應的消費者，以進行相應的數(shù)據(jù)處理。

可選的，所述入列管理模塊，包括：

第一判斷單元，用于當多個生產(chǎn)者中的任一生產(chǎn)者產(chǎn)生新數(shù)據(jù)元素，則利用std::atomic類型，判斷所述預設隊列當前是否已經(jīng)存滿，如果否，則判定當前所述預設隊列符合入列條件，如果是，則判定當前所述預設隊列不符合入列條件；

入列控制單元，用于當所述第一判斷單元判定當前所述預設隊列符合入列條件，則將該新數(shù)據(jù)元素緩存至所述預設隊列，當所述第一判斷單元判定當前所述預設隊列不符合入列條件，則禁止將該新數(shù)據(jù)元素緩存至所述預設隊列。

可選的，所述出列管理模塊，包括：

第二判斷單元，用于當多個消費者中的任一消費者需要對所述預設隊列中緩存的數(shù)據(jù)元素進行處理，則利用std::atomic類型，判斷當前所述預設隊列中是否存在未處理的數(shù)據(jù)元素，如果是，則判定當前所述預設隊列符合出列條件，如果否，則判定當前所述預設隊列不符合出列條件；

出列管理單元，用于當所述第二判斷單元判定當前所述預設隊列符合出列條件，則從當前所述預設隊列中提取出相應的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應的消費者，以進行相應的數(shù)據(jù)處理。

可選的，所述數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，還包括：

隊列監(jiān)視模塊，用于對所述預設隊列進行實時監(jiān)視；

容量預警模塊，用于當所述隊列監(jiān)視模塊監(jiān)視到當前所述預設隊列中的剩余緩存空間容量小于預設容量閾值，則發(fā)出相應的容量預警信息。

可選的，所述預設隊列為環(huán)形緩沖區(qū)。

本發(fā)明中，適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)管理方法，包括：當多個生產(chǎn)者中的任一生產(chǎn)者產(chǎn)生新數(shù)據(jù)元素，則利用std::atomic類型，判斷預設隊列當前是否符合入列條件，如果是，則將該新數(shù)據(jù)元素緩存至預設隊列，如果否，則禁止將該新數(shù)據(jù)元素緩存至預設隊列；當多個消費者中的任一消費者需要對預設隊列中緩存的數(shù)據(jù)元素進行處理，則利用std::atomic類型，判斷預設隊列當前是否符合出列條件，如果是，則從當前預設隊列中提取出相應的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應的消費者，以進行相應的數(shù)據(jù)處理。

可見，本發(fā)明在多生產(chǎn)者多消費者模式下，若任一生產(chǎn)者產(chǎn)生新數(shù)據(jù)元素，則會利用std::atomic類型來判斷預設隊列當前是否符合入列條件，然后根據(jù)該判斷結果來決定是否允許將上新數(shù)據(jù)元素緩存至上述預設隊列，若任一消費者試圖對上述預設隊列中緩存的數(shù)據(jù)元素進行處理，則會利用std::atomic類型來判斷上述預設隊列當前是否符合出列條件，如果是，則會從上述預設隊列中提取出待處理數(shù)據(jù)，然后發(fā)送至相應的消費者以進行相應的數(shù)據(jù)處理。由于std::atomic類型對象能夠在不同的線程訪問中避免數(shù)據(jù)競爭事件的發(fā)生，從而使得上述基于std::atomic類型的數(shù)據(jù)訪問過程能夠穩(wěn)定可靠地進行，并具有較高的執(zhí)行效率。也即，本發(fā)明能夠在實現(xiàn)多生產(chǎn)者多消費者模式的過程中，保證了軟件程序的穩(wěn)定性和執(zhí)行效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例公開的一種適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)管理方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例公開的一種適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)入列管理方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例公開的一種適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)出列管理方法流程圖；

圖4為本發(fā)明實施例公開的一種適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例公開了一種適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)管理方法，參見圖1所示，該方法包括：

步驟S11：當多個生產(chǎn)者中的任一生產(chǎn)者產(chǎn)生新數(shù)據(jù)元素，則利用std::atomic類型，判斷預設隊列當前是否符合入列條件，如果是，則將該新數(shù)據(jù)元素緩存至預設隊列，如果否，則禁止將該新數(shù)據(jù)元素緩存至預設隊列；

步驟S12：當多個消費者中的任一消費者需要對預設隊列中緩存的數(shù)據(jù)元素進行處理，則利用std::atomic類型，判斷預設隊列當前是否符合出列條件，如果是，則從當前預設隊列中提取出相應的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應的消費者，以進行相應的數(shù)據(jù)處理。

可以理解的是，上述步驟S11和步驟S12之間在執(zhí)行順序上并無先后關系。

進一步的，本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)管理方法，還可以包括：對預設隊列進行實時監(jiān)視，若監(jiān)視到當前預設隊列中的剩余緩存空間容量小于預設容量閾值，則發(fā)出相應的容量預警信息。

其中，上述預設容量閾值可以由用戶根據(jù)實際經(jīng)驗進行具體設定，在此不對其進行具體限定。

由上可見，本發(fā)明實施例在多生產(chǎn)者多消費者模式下，若任一生產(chǎn)者產(chǎn)生新數(shù)據(jù)元素，則會利用std::atomic類型來判斷預設隊列當前是否符合入列條件，然后根據(jù)該判斷結果來決定是否允許將上新數(shù)據(jù)元素緩存至上述預設隊列，若任一消費者試圖對上述預設隊列中緩存的數(shù)據(jù)元素進行處理，則會利用std::atomic類型來判斷上述預設隊列當前是否符合出列條件，如果是，則會從上述預設隊列中提取出待處理數(shù)據(jù)，然后發(fā)送至相應的消費者以進行相應的數(shù)據(jù)處理。由于std::atomic類型對象能夠在不同的線程訪問中避免數(shù)據(jù)競爭事件的發(fā)生，從而使得上述基于std::atomic類型的數(shù)據(jù)訪問過程能夠穩(wěn)定可靠地進行，并具有較高的執(zhí)行效率。也即，本發(fā)明實施例能夠在實現(xiàn)多生產(chǎn)者多消費者模式的過程中，保證了軟件程序的穩(wěn)定性和執(zhí)行效率。

參見圖2所示，本發(fā)明實施例公開了一種具體的適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)入列管理方法，包括如下步驟：

步驟S21：當多個生產(chǎn)者中的任一生產(chǎn)者產(chǎn)生新數(shù)據(jù)元素，則利用std::atomic類型，判斷預設的環(huán)形緩沖區(qū)當前是否已經(jīng)存滿，如果否，則判定當前環(huán)形緩沖區(qū)符合入列條件，如果是，則判定當前環(huán)形緩沖區(qū)不符合入列條件。

步驟S22：若判定當前上述環(huán)形緩沖區(qū)符合入列條件，則將上述新數(shù)據(jù)元素緩存至上述環(huán)形緩沖區(qū)；

步驟S23：若判定當前上述環(huán)形緩沖區(qū)不符合入列條件，則禁止將上述新數(shù)據(jù)元素緩存至上述環(huán)形緩沖區(qū)。

需要說明的是，由于目前技術和硬件的限制，環(huán)形緩沖區(qū)不能無限的大，這就導致入隊列時，當環(huán)形緩沖區(qū)溢出后，將會出現(xiàn)丟棄數(shù)據(jù)的情況。針對這種情況，在使用本發(fā)明方法時，需要協(xié)商一個合理的環(huán)形緩沖區(qū)長度,保證消費者和生產(chǎn)者之間平衡，數(shù)據(jù)不會丟失，并且合理的使用操作系統(tǒng)的內(nèi)存。

在上一實施例的基礎上，參見圖3所示，本發(fā)明實施例公開了一種具體的適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)出列管理方法，包括如下步驟：

步驟S31：當多個消費者中的任一消費者需要對上述環(huán)形緩沖區(qū)中緩存的數(shù)據(jù)元素進行處理，則利用std::atomic類型，判斷當前預設隊列中是否存在未處理的數(shù)據(jù)元素，如果是，則判定當前預設隊列符合出列條件，如果否，則判定當前預設隊列不符合出列條件。

步驟S32：若判定當前預設隊列符合出列條件，則從當前預設隊列中提取出相應的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應的消費者，以進行相應的數(shù)據(jù)處理。

步驟S33：若判定當前預設隊列不符合出列條件，則返回出列失敗的提示信息。

相應的，本發(fā)明還公開了一種適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，參見圖4所示，該系統(tǒng)包括：

入列管理模塊11，用于當多個生產(chǎn)者中的任一生產(chǎn)者產(chǎn)生新數(shù)據(jù)元素，則利用std::atomic類型，判斷預設隊列當前是否符合入列條件，如果是，則將該新數(shù)據(jù)元素緩存至預設隊列，如果否，則禁止將該新數(shù)據(jù)元素緩存至預設隊列；

出列管理模塊12，用于當多個消費者中的任一消費者需要對預設隊列中緩存的數(shù)據(jù)元素進行處理，則利用std::atomic類型，判斷預設隊列當前是否符合出列條件，如果是，則從當前預設隊列中提取出相應的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應的消費者，以進行相應的數(shù)據(jù)處理。

由上可見，本發(fā)明實施例在多生產(chǎn)者多消費者模式下，若任一生產(chǎn)者產(chǎn)生新數(shù)據(jù)元素，則會利用std::atomic類型來判斷預設隊列當前是否符合入列條件，然后根據(jù)該判斷結果來決定是否允許將上新數(shù)據(jù)元素緩存至上述預設隊列，若任一消費者試圖對上述預設隊列中緩存的數(shù)據(jù)元素進行處理，則會利用std::atomic類型來判斷上述預設隊列當前是否符合出列條件，如果是，則會從上述預設隊列中提取出待處理數(shù)據(jù)，然后發(fā)送至相應的消費者以進行相應的數(shù)據(jù)處理。由于std::atomic類型對象能夠在不同的線程訪問中避免數(shù)據(jù)競爭事件的發(fā)生，從而使得上述基于std::atomic類型的數(shù)據(jù)訪問過程能夠穩(wěn)定可靠地進行，并具有較高的執(zhí)行效率。也即，本發(fā)明實施例能夠在實現(xiàn)多生產(chǎn)者多消費者模式的過程中，保證了軟件程序的穩(wěn)定性和執(zhí)行效率。

其中，上述入列管理模塊，包括第一判斷單元和入列控制單元；其中，

第一判斷單元，用于當多個生產(chǎn)者中的任一生產(chǎn)者產(chǎn)生新數(shù)據(jù)元素，則利用std::atomic類型，判斷預設隊列當前是否已經(jīng)存滿，如果否，則判定當前預設隊列符合入列條件，如果是，則判定當前預設隊列不符合入列條件；

入列控制單元，用于當?shù)谝慌袛鄦卧卸ó斍邦A設隊列符合入列條件，則將該新數(shù)據(jù)元素緩存至預設隊列，當?shù)谝慌袛鄦卧卸ó斍邦A設隊列不符合入列條件，則禁止將該新數(shù)據(jù)元素緩存至預設隊列。

另外，上述出列管理模塊，包括第二判斷單元和出列管理單元；其中，

第二判斷單元，用于當多個消費者中的任一消費者需要對預設隊列中緩存的數(shù)據(jù)元素進行處理，則利用std::atomic類型，判斷當前預設隊列中是否存在未處理的數(shù)據(jù)元素，如果是，則判定當前預設隊列符合出列條件，如果否，則判定當前預設隊列不符合出列條件；

出列管理單元，用于當?shù)诙袛鄦卧卸ó斍邦A設隊列符合出列條件，則從當前預設隊列中提取出相應的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應的消費者，以進行相應的數(shù)據(jù)處理。

本實施例中，上述數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，還可以進一步包括隊列監(jiān)視模塊和容量預警模塊；其中，

隊列監(jiān)視模塊，用于對預設隊列進行實時監(jiān)視；

容量預警模塊，用于當隊列監(jiān)視模塊監(jiān)視到當前預設隊列中的剩余緩存空間容量小于預設容量閾值，則發(fā)出相應的容量預警信息。

本實施例中，上述預設隊列具體可以為環(huán)形緩沖區(qū)。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上對本發(fā)明所提供的一種適用于多生產(chǎn)者多消費者模式的數(shù)據(jù)管理方法及系統(tǒng)進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。