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LockFreePool

LibXR::LockFreePool<Data> 实现了一个**固定容量、无序（unordered）**的无锁对象/数据槽池。支持多线程（或中断上下文）并发 Put 与 Get，每个槽独立管理，无严格入/出顺序，适合高并发、低延迟的缓存与对象复用场景。

类结构与原理​

  • 槽池由 SLOT_COUNT 个槽组成，每个槽为 cache line 对齐的 Slot 联合体，包含：
    • std::atomic<SlotState> state：槽状态机（FREE → BUSY → READY → RECYCLE）。
    • Data data：槽内实际数据。
  • 通过 compare_exchange_strong 与 C++11 原子内存序（acquire/release/relaxed）实现无锁并发，保证可见性与有界时序。
  • 操作粒度为“单槽”，不同槽之间互不阻塞，冲突仅在同一槽上局部化。
  • Put/Get 可选择起始槽索引（start_index），用于分散热点并减少线性探测开销。

接口函数​

构造与销毁​

  • LockFreePool(uint32_t slot_count)
  • ~LockFreePool()

写入（Put）​

  • ErrorCode Put(const Data& data)
  • ErrorCode Put(const Data& data, uint32_t& start_index)
  • ErrorCode PutToSlot(const Data& data, uint32_t index)

读取（Get）​

  • ErrorCode Get(Data& data)
  • ErrorCode Get(Data& data, uint32_t& start_index)
  • ErrorCode GetFromSlot(Data& data, uint32_t index)

回收​

  • ErrorCode RecycleSlot(uint32_t index)

查询/工具​

  • size_t Size() const：当前 READY 槽数量
  • size_t EmptySize()：当前可写槽数量（FREE 或 RECYCLE）
  • uint32_t SlotCount() const：槽总数

返回码约定：

  • ErrorCode::OK：成功
  • ErrorCode::FULL：无可写槽
  • ErrorCode::EMPTY：无可读槽

说明​

  • 当前 Put(const Data&, uint32_t& start_index) / Get(Data&, uint32_t& start_index) 都只从给定起始槽位向后线性扫描；若想重新从头找，需要调用方自己把 start_index 重新置回 0。
  • RecycleSlot(index) 当前只在槽状态为 READY 时成功；如果槽位已经被 Get*() 取走并进入 RECYCLE，再次调用 RecycleSlot() 不会成功。
  • 这类池的核心语义是“无序 slot state machine”，不是 FIFO 队列；因此不应把它当成顺序传输或顺序公平性的抽象。

使用示例​

基本存取​

LibXR::LockFreePool<int> pool(64);

// 写入
if (pool.Put(42) == LibXR::ErrorCode::OK) {
  // 写入成功
}

// 读取
int value = 0;
if (pool.Get(value) == LibXR::ErrorCode::OK) {
  // 使用 value
}