TBB之concurrent_hash

TBB之concurrent_hash_map

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发布时间：2019-05-25

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Intel TBB 提供高并发的容器类，Windows或者Linux线程能使用这些容器类或者和基于task编程相结合(TBB)。

一个并发容器允许多线程同时对容器访问和更改条例，典型的C++STL容器类不允许并发更新，尝试并行更改他们引起恶化容器。STL容器能使用互斥锁来包装，目的让他们安全访问，通过只让一个线程同时操作一个容器，但是这种方式消除了并行，限制了并行提速。

Intel TBB提供的容器有更高水准的并发性，通过以下方法：

Fine-grained locking：只通过锁需要锁的部分，在容器上实现多线程操作，一旦多线程访问不同部分，他们能同步进行。

Lock-free techniques：改正其他干扰线程的影响。

注意高并发容器是有代价的，他们典型的有更高的消耗比STL容器，对高并发容器操作比STL容器消耗更多，因此，当使用高并发容器比STL容器提速的时候，他们是优于串行的性能。

concurrent_hash_map

$concurrent_hash_map<Key, T, HashCompare>$ 是一个hash表，允许并行访问，表是一个从Key到类型T的映射，类型HashCompare定义怎样hash一个Key和怎样比较2个Key。

下面的例子建立一个concurrent_hash_map，这个Key是字符串，对应的数据是矩阵Data中字符串出现的次数。

#include "tbb/concurrent_hash_map.h"#include "tbb/blocked_range.h"#include "tbb/parallel_for.h"#include 
   
    using namespace tbb;using namespace std;// Structure that defines hashing and comparison operations for user'stype.struct MyHashCompare {    static size_t hash( const string& x ) {        size_t h = 0;        for( const char* s = x.c_str(); *s; ++s )            h = (h*17)^*s;        return h;    }    //! True if strings are equal    static bool equal( const string& x, const string& y ) {        return x==y;    }};// A concurrent hash table that maps strings to ints.typedef concurrent_hash_map
    
      StringTable;// Function object for counting occurrences of strings.struct Tally {    StringTable& table;    Tally( StringTable& table_ ) : table(table_) {}    void operator()( const blocked_range
     
       range ) const {        for( string* p=range.begin(); p!=range.end(); ++p ) {            StringTable::accessor a;            table.insert( a, *p );            a->second += 1;        }    }};const size_t N = 1000000;string Data[N];void CountOccurrences() {// Construct empty table.StringTable table;// Put occurrences into the tableparallel_for( blocked_range
      
       ( Data, Data+N, 1000 ),                Tally(table) );// Display the occurrencesfor( StringTable::iterator i=table.begin(); i!=table.end(); ++i )    printf("%s %d\n",i->first.c_str(),i->second);}

$concurrent_hash_map$ 扮演一个类型 $std::pair<const Key, T>$ 元素的容器，当访问一个容器元素时，你对更新它或者读取它感兴趣，模板类concurrent_hash_map支持这2个目的，对应类accessor和const_accessor，其担当智能指针，accessor表示更新(write)访问，一旦它指向一个元素，所有其他尝试寻找这个表的key都会被阻止，直到accessor被完成。const_accessors是类似的，除了只表示读访问，多const_accessors能同时指向相同的元素，在频繁的读但是很少更新的情况下，这个特点极大的改善并行情形。

方法find和insert采用accessor或者const_accessor作为一个参数，告诉concurrent_hash_map是否你要求更新或者只读访问，一旦这个方法返回，直到访问结束，accessor或者const_accessor才会被销毁，因为对元素的访问阻止其他线程，所以尽可能的缩减accessor或者const_accessor生命周期，为了这么做，我们在内部块中声明它，尽可能在块结束前释放这个accessor，下面的例子是重写循环体，使用release结束accessor的生命周期：

StringTable accessor a;for( string* p=range.begin(); p!=range.end(); ++p ) {    table.insert( a, *p );    a->second += 1;    a.release();}

方法remove(key)也能同时操作，它隐式请求写访问，因此，在删除这个Key之前，它等待其他现存key上的访问结束。

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