什么是ringbuffer

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什么是ringbuffer

什么是ringbuffer

嗯,正如名字所说的一样,它是一个环(首尾相接的环),你可以把它用做在不同上下文(线程、协程)间传递数据的buffer。

基本来说,ringbuffer拥有一个固定长度,且每个位置有一个序号,并且是连续的。

随着你不停地填充这个buffer(可能也会有相应的读取),这个序号会一直增长,直到绕过这个环。

一般,ringbuffer都是由数组实现,而由于其在内存上的连续性,因此性能得到了极高的提升。

从数组上看,是这样的,不再是环形。

什么是ringbuffer

一般定义的数据结构

type RingBuffer struct{
	buffer []interface{}
	read	uint64  //读的位置
	write	uint64  //写的位置
	size	 uint64  //缓冲区大小
}

几大概念:

read == write 时,缓冲区为空

(write + 1) % size == read, 缓冲区满了

几大困难点

绕回

ringbuffer看上去是一个环,但是实际上是一个数组,写入到数组尾部之后需要绕回到数组首部。但是由于数据包的大小是不定大小,所以到了尾部可能会出现数据分割,包一半在尾部一半在开头,对应的读取的时候数据包一半在尾部,一半在开头需要把它们合并起来。

写入过快,释放覆盖

当写入速度大于读取速度时,新写入数据会与未读数据发生覆盖,这样就有两种决策:覆盖未读数据和丢弃新写入数据。

避免重复读取

由于ringbuffer是通过覆盖写入数据,并不会删除未读数据,所以就通过ringbuffer中的read来判断是否还有未读数据。

重读/重写的需求

假设一个消费场景,消费是耗时的,只有当消费者确认了,这个对象已经被消费掉了,才能被释放掉资源。这时候就需要重读/重写

优点

我们使用 Ring Buffer 这种数据结构,是因为它给我们提供了可靠的消息传递特性。

这个理由就足够了,不过它还有一些其他的优点。

首先,Ring Buffer 比链表要快,因为它是数组,而且有一个容易预测的访问模式。

CPU 高速缓存友好 (CPU-cache-friendly)-数据可以在硬件层面预加载到高速缓存,因此 CPU 不需要经常回到主内存 RAM 里去寻找 Ring Buffer 的下一条数据。

Ring Buffer 是一个数组,你可以预先分配内存,并保持数组元素永远有效。这意味着内存垃圾收集(GC)在这种情况下几乎什么也不用做。此外,也不像链表那样每增加一条数据都要创建对象-当这些数据从链表里删除时,这些对象都要被清理掉。

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