使用双缓冲区技术进行并发读写？

Question

我有一个相对简单的案例：

1. 我的程序将通过 Websockets 接收更新，并将使用这些更新来更新其本地状态。这些更新将非常小（通常 < 1-1000 字节 JSON，因此反序列化 < 1 毫秒），但会非常频繁（高达 ~1000/s）。
2. 同时，程序将从该本地状态读取/评估并输出其结果。
3. 这两个任务应该并行运行，并且将在程序的持续时间内运行，即永远不会停止。
4. 本地状态大小相对较小，因此内存使用量不是一个大问题。

棘手的部分是更新需要“原子地”发生，这样它就不会从本地状态读取，例如，只写入了一半的更新。状态不限于使用原语，并且可以包含任意类 AFAICT atm，因此我无法通过使用Interlocked原子操作之类的简单方法来解决它。我计划在其自己的线程上运行每个任务，因此在本例中总共有两个线程。

为了实现这个目标，我想使用双缓冲区技术，其中：

1. 它保留状态的两份副本，以便在写入另一份时可以读取一份。
2. 线程可以通过使用锁来传达它们正在使用哪个副本。即 Writer 线程在写入时锁定副本；读取器线程在完成当前副本后请求访问锁；编写器线程看到读取器线程正在使用它，因此它切换到其他副本。
3. 写入线程会跟踪在当前副本上完成的状态更新，因此当它切换到另一个副本时，它可以“赶上”。

这是这个想法的总体要点，但实际的实现当然会有点不同。

我试图查找这是否是一个常见的解决方案，但找不到太多信息，所以这让我想知道以下内容：

1. 它可行吗，还是我错过了什么？
2. 有更好的方法吗？
3. 这是一个通用的解决方案吗？如果有的话，通常被称为什么？
4. （奖励）是否有一个好的资源可供我阅读与此相关的主题？

我几乎觉得我已经走进了一个死胡同，我找不到（因为我不知道要搜索什么）更多的资源和信息来看看这种方法是否“好”。我计划用 .NET C# 编写此内容，但我认为这些技术和解决方案可以转换为任何语言。所有见解均受到赞赏。

Answer 1

您实际上需要四个缓冲区/对象。两个缓冲区/对象由读者拥有，一个由作者拥有，另一个在邮箱中。

读者 - 每次他在新对象上完成一组原子操作时，他都会使用互锁交换将旧对象句柄（指针或索引无关紧要）与邮箱对象句柄交换。然后，他查看新获得的对象，并将序列号与他刚刚读取（并且仍然持有）的对象进行比较，以找出哪个对象更新。

写入者将最新数据的完整副本写入他的对象，然后使用互锁交换将他新写入的对象与邮箱对象交换。

正如您所看到的，写入者可以随时窃取邮箱对象，但绝不能窃取读取者正在使用的邮箱对象，因此读取操作保持原子性。读者可以随时窃取邮箱对象，但绝不能窃取作者正在使用的邮箱对象，因此写入操作保持原子性。

只要互锁交换函数生成正确的内存栅栏（为写入线程中完成的交换释放，为读取线程获取），对象本身可以是任意复杂的。