linux多线程 借shared_ptr实现copy-on-write （1）

?? ?? 在《Linux多线程服务端编程使用muduoC++网络库》2.8节说“借shared_ptr实现copy-on-write”。那么copy-on-write是怎样的技术？

?? ?? COW(Copy-On-Write)通过浅拷贝(shallow copy)只复制引用而避免复制值；当的确需要进行写入操作时，首先进行值拷贝，再对拷贝后的值执行写入操作，这样减少了无谓的复制耗时。

?? ?? 特点如下:

?? ?? ?? ?? ??*读取安全（但是不保证缓存一致性），写入安全（代价是加了锁，而且需要全量复制）

?? ?? ?? ?? ??*不建议用于频繁读写场景下，全量复制很容易造成GC停顿.

?? ?? ?? ?? ??*适用于对象空间占用大，修改次数少，而且对数据实效性要求不高的场景。

?? ?? ?? 这里的安全指在进行读取或者写入的过程中，数据不被修改。

?? ??copy-on-write最擅长的是并发读取场景，即多个线程/进程可以通过对一份相同快照，去处理实效性要求不是很高但是仍然要做的业务，如Unix下的fork()系统调用、标准C++类std::string等采用了 copy-on-write，在真正需要一个存储空间时才去分配内存，这样会极大地降低程序运行时的内存开销。

?? ??Copy-On-Write的原理：

?? ?? ?? ?? Copy-On-Write使用了"引用计数(retainCount)"的机制(在Objective-C和Java中有应用)。

?? ?? ?? ?? 当第一个string对象str1构造时，string的构造函数会根据传入的参数在堆空间上分配内存。

?? ?? ?? ?? 当有其它对象通过str1进行拷贝构造时，str1的引用计数会增加1.

?? ?? ?? ?? 当有对象析构时，这个引用计数会减1。直到最后一个对象析构时，引用计数为0，此时程序才会真正释放这块内存。

?? ?? ?? ?? 即引用计数用来解决用来存放字符串的内存何时释放的问题。

?? ?? COW技术的精髓：

?? ?? ??1.如果你是数据的唯一拥有者，那么你可以直接修改数据。linux多线程

?? ?? ??2.如果你不是数据的唯一拥有者，那么你拷贝它之后再修改。

?? ?? 写时复制(Copy-On-Write)技术，是编程界"懒惰行为"-拖延战术的产物。

?? ?? shared_ptr是采用引用计数方式的智能指针，如果当前只有一个观察者，则其引用计数为1，可以通过shared_ptr::unique()判断。用shared_ptr来实现COW时，主要考虑两点：（1）读数据?? （2)写数据

?? ?? 通过shared_ptr实现copy-on-write的原理如下：

?? ?? ?? ??1. read端在读之前，创建一个新的智能指针指向原指针，这个时候引用计数加1，读完将引用计数减1，这样可以保证在读期间其引用计数大于1，可以阻止并发写。

//假设g_ptr是一个全局的shared_ptr<Foo>并且已经初始化。
void read()
{
    shared_ptr<Foo> tmpptr;
    {
        lock();
        tmpptr=g_ptr;//此时引用计数为2，通过gdb调试可以看到
    }
    //访问tmpptr
    //...
}

????这部分是shared_ptr最基本的用法，还是很好理解的，read()函数调用结束，tmpptr作为栈上变量离开作用域，自然析构，原数据对象的引用计数也变为1。

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/jisuanjixue/article-65219-1.html