Метод опасных указателей

Суть алгоритма чтения для метода опасных указателей практически идентична сути алгоритма чтения для метода неблокирующего подсчёта ссылок, только вместо счётчиков ссылок, добавленных в структуру динамического узла, используются указатели опасности, добавленные в поток. В связи с этим при обращении необходимо передавать не только номер ячейки массива, но и указатель опасности. После получения указателя на данные из ячейки массива происходит добавление данного указателя в список опасных указателей, причём атомарно, так как эти указатели используются для предотвращения освобождения памяти из-под используемых данных. Далее, как и в случае алгоритма чтения для метода неблокирующего подсчёта ссылок, необходимо проверить, что во время выполнения операции по добавлению указателя на данные из ячейки массива в список опасных указателей не произошло никаких изменений, в противном случае может возникнуть такая ситуация, что интересующих нас данных уже не существует. В данном алгоритме достаточно одной проверки, однако она также должна выполняться с помощью операции CAS. Блок-схема алгоритма чтения для метода опасных указателей представлена на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Блок-схема алгоритма чтения для метода опасных указателей

Обращение к данным происходит по опасному указателю. После того, как читающий поток отработал с данными, указатель обнуляется. Также как и алгоритм чтения для неблокирующего подсчёта ссылок, данный алгоритм является lock-free и гарантирует прогресс минимум для одного потока.

2.4.3. Алгоритм освобождения памяти

Алгоритм освобождения памяти является наиболее важным, так как именно от него зависит правильность освобождения память. Если память будет освобождаться неправильно, то это может привести к утечке памяти или к освобождению памяти из-под используемых данных, что в свою очередь приведёт к ошибкам при чтении данных.

Как и в случае алгоритма записи, данный алгоритм зависит от специальных методов управления памятью, так как именно они позволяют освобождать память из-под неиспользуемых данных и не освобождать из-под используемых данных. Это достигается благодаря списку выбывших узлов, в который добавляются данные, которые уже не актуальны, но ещё могут использоваться другими потока.

Суть алгоритма заключается в проходе по списку и проверке данных на использование. Если данные не используются, то из-под них можно освободить память. Однако необходимо учитывать, что пишущий поток имеет доступ к данному списку и может добавлять в начало новые узлы, поэтому целесообразно начинать освобождение памяти со второго узла.

Метод неблокирующего подсчёта ссылок

В данном методе использование данных определяется по счётчику ссылок. На вход алгоритма поступает указатель на второй элемент списка выбывших узлов. После этого создаётся копия указателя, чтобы обеспечивать возможность прохода по списку без потери полученного указателя. Далее происходит обход списка, в котором проверяются значения счётчика по указателю на данные, которые хранится в узле списка выбывших узлов. Если счётчик равен нулю, то данные не используются и из-под них можно безопасно освободить память. Алгоритм завершается после обхода всех узлов, предварительно атомарно сбросив флаг запуска освобождения памяти. Разработанный алгоритм является wait-free алгоритмом, так как не содержит операций вида CAS и будет выполнен за конечное число шагов, не зависимо ни от чего.

Блок-схема алгоритма освобождения памяти для метода неблокирующего подсчёта ссылок представлена на рис. 2.7.

Рис. 2.7. Блок-схема алгоритма освобождения памяти для метода неблокирующего подсчёта ссылок