本發(fā)明涉及計算機軟件技術(shù)領(lǐng)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(shù)：

目前，在傳統(tǒng)軟件技術(shù)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(dǎo)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(dǎo)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(shù)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列，如果否，則禁止將該新數(shù)據(jù)元素緩存至所述預(yù)設(shè)隊列；

當多個消費者中的任一消費者需要對所述預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列當前是否符合出列條件，如果是，則從當前所述預(yù)設(shè)隊列中提取出相應(yīng)的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應(yīng)的消費者，以進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。

可選的，所述判斷預(yù)設(shè)隊列當前是否符合入列條件的過程，包括：

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

可選的，所述判斷所述預(yù)設(shè)隊列當前是否符合出列條件的過程，包括：

判斷當前所述預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列符合出列條件，如果否，則判定當前所述預(yù)設(shè)隊列不符合出列條件。

可選的，所述方法，還包括：

對所述預(yù)設(shè)隊列進行實時監(jiān)視；

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

可選的，所述預(yù)設(shè)隊列為環(huán)形緩沖區(qū)。

本發(fā)明還相應(yīng)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列，如果否，則禁止將該新數(shù)據(jù)元素緩存至所述預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列當前是否符合出列條件，如果是，則從當前所述預(yù)設(shè)隊列中提取出相應(yīng)的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應(yīng)的消費者，以進行相應(yīng)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(yù)設(shè)隊列當前是否已經(jīng)存滿，如果否，則判定當前所述預(yù)設(shè)隊列符合入列條件，如果是，則判定當前所述預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列符合入列條件，則將該新數(shù)據(jù)元素緩存至所述預(yù)設(shè)隊列，當所述第一判斷單元判定當前所述預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列符合出列條件，如果否，則判定當前所述預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列符合出列條件，則從當前所述預(yù)設(shè)隊列中提取出相應(yīng)的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應(yīng)的消費者，以進行相應(yīng)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(yù)設(shè)隊列進行實時監(jiān)視；

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

可選的，所述預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列，如果否，則禁止將該新數(shù)據(jù)元素緩存至預(yù)設(shè)隊列；當多個消費者中的任一消費者需要對預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列當前是否符合出列條件，如果是，則從當前預(yù)設(shè)隊列中提取出相應(yīng)的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應(yīng)的消費者，以進行相應(yīng)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(yù)設(shè)隊列當前是否符合入列條件，然后根據(jù)該判斷結(jié)果來決定是否允許將上新數(shù)據(jù)元素緩存至上述預(yù)設(shè)隊列，若任一消費者試圖對上述預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列當前是否符合出列條件，如果是，則會從上述預(yù)設(shè)隊列中提取出待處理數(shù)據(jù)，然后發(fā)送至相應(yīng)的消費者以進行相應(yīng)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(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)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(lǐng)域普通技術(shù)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(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)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(lǐng)域普通技術(shù)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列，如果否，則禁止將該新數(shù)據(jù)元素緩存至預(yù)設(shè)隊列；

步驟S12：當多個消費者中的任一消費者需要對預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列當前是否符合出列條件，如果是，則從當前預(yù)設(shè)隊列中提取出相應(yīng)的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應(yīng)的消費者，以進行相應(yīng)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(guān)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(yù)設(shè)隊列進行實時監(jiān)視，若監(jiān)視到當前預(yù)設(shè)隊列中的剩余緩存空間容量小于預(yù)設(shè)容量閾值，則發(fā)出相應(yīng)的容量預(yù)警信息。

其中，上述預(yù)設(shè)容量閾值可以由用戶根據(jù)實際經(jīng)驗進行具體設(shè)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(yù)設(shè)隊列當前是否符合入列條件，然后根據(jù)該判斷結(jié)果來決定是否允許將上新數(shù)據(jù)元素緩存至上述預(yù)設(shè)隊列，若任一消費者試圖對上述預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列當前是否符合出列條件，如果是，則會從上述預(yù)設(shè)隊列中提取出待處理數(shù)據(jù)，然后發(fā)送至相應(yīng)的消費者以進行相應(yīng)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(yù)設(shè)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(shù)和硬件的限制，環(huán)形緩沖區(qū)不能無限的大，這就導(dǎo)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(chǔ)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列符合出列條件，如果否，則判定當前預(yù)設(shè)隊列不符合出列條件。

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

步驟S33：若判定當前預(yù)設(shè)隊列不符合出列條件，則返回出列失敗的提示信息。

相應(yīng)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列，如果否，則禁止將該新數(shù)據(jù)元素緩存至預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列當前是否符合出列條件，如果是，則從當前預(yù)設(shè)隊列中提取出相應(yīng)的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應(yīng)的消費者，以進行相應(yīng)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(yù)設(shè)隊列當前是否符合入列條件，然后根據(jù)該判斷結(jié)果來決定是否允許將上新數(shù)據(jù)元素緩存至上述預(yù)設(shè)隊列，若任一消費者試圖對上述預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列當前是否符合出列條件，如果是，則會從上述預(yù)設(shè)隊列中提取出待處理數(shù)據(jù)，然后發(fā)送至相應(yīng)的消費者以進行相應(yīng)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(yù)設(shè)隊列當前是否已經(jīng)存滿，如果否，則判定當前預(yù)設(shè)隊列符合入列條件，如果是，則判定當前預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列符合入列條件，則將該新數(shù)據(jù)元素緩存至預(yù)設(shè)隊列，當?shù)谝慌袛鄦卧卸ó斍邦A(yù)設(shè)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列符合出列條件，如果否，則判定當前預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)隊列符合出列條件，則從當前預(yù)設(shè)隊列中提取出相應(yīng)的數(shù)據(jù)元素，并發(fā)送至相應(yīng)的消費者，以進行相應(yīng)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(yù)警模塊；其中，

隊列監(jiān)視模塊，用于對預(yù)設(shè)隊列進行實時監(jiān)視；

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

本實施例中，上述預(yù)設(shè)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(guān)系術(shù)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(guān)系或者順序。而且，術(shù)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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。