[2]：队列缓冲区
经过前面两个帖子的铺垫，今天终于开始聊一些具体的编程技术了。由于不同的缓冲区类型、不同的并发场景对于具体的技术实现有较大的影响。为了深入浅出、便
于大伙儿理解，咱们先来介绍最传统、最常见的方式。也就是单个生产者对应单个消费者，当中用队列（FIFO）作缓冲。
关于并发的场景，在之前的帖子“进程还线程？是一个问题！”中，已经专门论述了进程和线程各自的优缺点，两者皆不可偏废。所以，后面对各种缓冲区类型的介绍都会同时提及进程方式和线程方式。
★线程方式
先来说一下并发线程中使用队列的例子，以及相关的优缺点。
◇内存分配的性能
在线程方式下，生产者和消费者各自是一个线程。生产者把数据写入队列头（以下简称push），消费者从队列尾部读出数据（以下简称pop）。当队列为空，消费者就稍息（稍事休息）；当队列满（达到最大长度），生产者就稍息。整个流程并不复杂。
那么，上述过程会有什么问题捏？一个主要的问题是关于内存分配的性能开销。对于常见的队列实现：在每次push时，可能涉及到堆内存的分配；在每次pop
时，可能涉及堆内存的释放。假如生产者和消费者都很勤快，频繁地push、pop，那内存分配的开销就很可观了。对于内存分配的开销，用Java的同学可
以参见前几天的帖子“Java性能优化[1]”；对于用C/C++的同学，想必对OS底层机制会更清楚，应该知道分配堆内存（new或malloc）会有
加锁的开销和用户态／核心态切换的开销。
那该怎么办捏？请听下文分解，关于“生产者／消费者模式[3]：环形缓冲区”。
◇同步和互斥的性能
另外，由于两个线程共用一个队列，自然就会涉及到线程间诸如同步啊、互斥啊、死锁啊等等劳心费神的事情。好在"操作系统"这门课程对此有详细介绍，学过的
同学应该还有点印象吧？对于没学过这门课的同学，也不必难过，网上相关的介绍挺多的（比如"这里"），大伙自己去瞅一瞅。关于这方面的细节，咱今天就不多
啰嗦了。
这会儿要细谈的是，同步和互斥的性能开销。在很多场合中，诸如信号量、互斥量等玩意儿的使用也是有不小的开销的（某些情况下，也可能导致用户态／核心态切换）。如果像刚才所说，生产者和消费者都很勤快，那这些开销也不容小觑啊。
这又该咋办捏？请听下文的下文分解，关于“生产者／消费者模式[4]：双缓冲区”。
◇适用于队列的场合
刚才尽批判了队列的缺点，难道队列方式就一无是处？非也。由于队列是很常见的数据结构，大部分编程语言都内置了队列的支持（具体介绍见"这里"），有些语
言甚至提供了线程安全的队列（比如JDK 1.5引入的ArrayBlockingQueue）。因此，开发人员可以捡现成，避免了重新发明轮子。
所以，假如你的数据流量不是很大，采用队列缓冲区的好处还是很明显的：逻辑清晰、代码简单、维护方便。比较符合KISS原则。
★进程方式
说完了线程的方式，再来介绍基于进程的并发。
跨进程的生产者／消费者模式，非常依赖于具体的进程间通讯（IPC）方式。而IPC的种类名目繁多，不便于挨个列举（毕竟口水有限）。因此咱们挑选几种跨平台、且编程语言支持较多的IPC方式来说事儿。
◇匿名管道
感觉管道是最像队列的IPC类型。生产者进程在管道的写端放入数据；消费者进程在管道的读端取出数据。整个的效果和线程中使用队列非常类似，区别在于使用管道就无需操心线程安全、内存分配等琐事（操作系统暗中都帮你搞定了）。
管道又分命名管道和匿名管道两种，今天主要聊匿名管道。因为命名管道在不同的操作系统下差异较大（比如Win32和POSIX，在命名管道的API接口和
功能实现上都有较大差异；有些平台不支持命名管道，比如Windows
CE）。除了操作系统的问题，对于有些编程语言（比如Java）来说，命名管道是无法使用的。所以我一般不推荐使用这玩意儿。
其实匿名管道在不同平台上的API接口，也是有差异的（比如Win32的CreatePipe和POSIX的pipe，用法就很不一样）。但是我们可以仅
使用标准输入和标准输出（以下简称stdio）来进行数据的流入流出。然后利用shell的管道符把生产者进程和消费者进程关联起来（没听说过这种手法的
同学，可以看"这里"）。实际上，很多操作系统（尤其是POSIX风格的）自带的命令都充分利用了这个特性来实现数据的传输（比如more、grep
等）。
这么干有几个好处：
1、基本上所有操作系统都支持在shell方式下使用管道符。因此很容易实现跨平台。
2、大部分编程语言都能够操作stdio，因此跨编程语言也就容易实现。
3、刚才已经提到，管道方式省却了线程安全方面的琐事。有利于降低开发、调试成本。
当然，这种方式也有自身的缺点：
1、生产者进程和消费者进程必须得在同一台主机上，无法跨机器通讯。这个缺点比较明显。
2、在一对一的情况下，这种方式挺合用。但如果要扩展到一对多或者多对一，那就有点棘手了。所以这种方式的扩展性要打个折扣。假如今后要考虑类似的扩展，这个缺点就比较明显。
3、由于管道是shell创建的，对于两边的进程不可见（程序看到的只是stdio）。在某些情况下，导致程序不便于对管道进行操纵（比如调整管道缓冲区尺寸）。这个缺点不太明显。
4、最后，这种方式只能单向传数据。好在大多数情况下，消费者进程不需要传数据给生产者进程。万一你确实需要信息反馈（从消费者到生产者），那就费劲了。可能得考虑换种IPC方式。