架构设计：生产者/消费者模式 第6页：环形缓冲区的实现

架构设计：生产者/消费者模式 第6页：环形缓冲区的实现

◇判断“空”和“满”

    上述的操做并不复杂，不过有一个小小的麻烦：空环和满环的时候，R和W都指向同一个位置！这样就没法判断究竟是“空”仍是“满”。大致上有两种方法能够解决该问题。

    办法1：始终保持一个元素不用

    当空环的时候，R和W重叠。当W比R跑得快，追到距离R还有一个元素间隔的时候，就认为环已经满。当环内元素占用的存储空间较大的时候，这种办法显得很土（浪费空间）。

    办法2：维护额外变量

    若是不喜欢上述办法，还能够采用额外的变量来解决。好比能够用一个整数记录当前环中已经保存的元素个数（该整数>=0）。当R和W重叠的时候，经过该变量就能够知道是“空”仍是“满”。

    ◇元素的存储

    因为环形缓冲区自己就是要下降存储空间分配的开销，所以缓冲区中元素的类型要选好。尽可能存储值类型的数据，而不要存储指针（引用）类型的数据。由于指针类型的数据又会引发存储空间（好比堆内存）的分配和释放，使得环形缓冲区的效果打折扣。

    ★应用场合

    刚才介绍了环形缓冲区内部的实现机制。按照前一个帖子的惯例，咱们来介绍一下在线程和进程方式下的使用。

    若是你所使用的编程语言和开发库中带有现成的、成熟的环形缓冲区，强烈建议使用现成的库，不要从新制造轮子；确实找不到现成的，才考虑本身实现。若是你纯粹是业余时间练练手，那另当别论。

    ◇用于并发线程

    和线程中的队列缓冲区相似，线程中的环形缓冲区也要考虑线程安全的问题。除非你使用的环形缓冲区的库已经帮你实现了线程安全，不然你仍是得本身动手搞定。线程方式下的环形缓冲区用得比较多，相关的网上资料也多，下面就大体介绍几个。

    对于C++的程序员，强烈推荐使用boost提供的circular_buffer模板，该模板最开始是在boost 1.35版本中引入的。鉴于boost在C++社区中的地位，大伙儿应该能够放心使用该模板。

    对于C程序员，能够去看看开源项目circbuf，不过该项目是GPL协议的，不太爽；并且活跃度不过高；并且只有一个开发人员。大伙儿慎用！建议只拿它当参考。

    对于C#程序员，能够参考CodeProject上的一个示例。

    ◇用于并发进程

    进程间的环形缓冲区，彷佛少有现成的库可用。大伙儿只好本身动手、丰衣足食了。

    适用于进程间环形缓冲的IPC类型，常见的有共享内存和文件。在这两种方式上进行环形缓冲，一般都采用数组的方式实现。程序事先分配好一个固定长度的存储空间，而后具体的读写操做、判断“空”和“满”、元素存储等细节就可参照前面所说的来进行。

    共享内存方式的性能很好，适用于数据流量很大的场景。可是有些语言（好比Java）对于共享内存不支持。所以，该方式在多语言协同开发的系统中，会有必定的局限性。

    而文件方式在编程语言方面支持很好，几乎全部编程语言都支持操做文件。但它可能会受限于磁盘读写（Disk I/O）的性能。因此文件方式不太适合于快速数据传输；可是对于某些“数据单元”很大的场合，文件方式是值得考虑的。

    对于进程间的环形缓冲区，一样要考虑好进程间的同步、互斥等问题，限于篇幅，此处就不细说了。