怎样将环形缓冲区ringbuffer_c整改成无锁队列的音频数据缓存？

先来看你得了解啥是环形缓冲区， 简洁来说就是个数组，然后有两个指针，一个负责写数据，一个负责读数据，当写指针追上读指针的时候，就说明缓冲区满了当读指针追上写指针的时候，就说明缓冲区空了，PTSD了...。

我懂了。 下面是个简洁的 ringbuffer 实现， 但是当前这个实现不是无锁的：

class RingBuffer {
    static constexpr size_t CAPACITY = 4096; // 必须要是 2 的幂
    std::array buffer_;
    size_t write_pos_ = 0;
    size_t read_pos_ = 0;
public:
    bool try_push {
        if  return false;
        buffer_ = sample;
        write_pos_++;
        return true;
    }
    bool try_pop {
        if  return false;
        out = buffer_;
        read_pos_++;
        return true;
    }
};

当前这个实现的问题在于，它不是线程可靠的，如果更多个不同线程同时也访问当前这个 ringbuffer，就有可能会出现问题，盘它。。

整改ringbuffer为无锁队列

为了实现无锁队列，我们需要采用原子操作来更崭新写指针和读指针，太虐了。。

class RingBuffer {
    static constexpr size_t CAPACITY = 4096; // 必须要是 2 的幂
    std::array buffer_;
    std::atomic write_pos_{0};
    std::atomic read_pos_{0};
public:
    bool try_push {
        const size_t w = write_pos_.load;
        const size_t r = read_pos_.load;
        const size_t avail =  & ; // 空闲空间范围
        if  return false;
        buffer_ = sample;
        write_pos_.store;
        return true;
    }
    bool try_pop {
        const size_t r = read_pos_.load;
        const size_t w = write_pos_.load;
        if  return false;
        out = buffer_;
        read_pos_.store;
        return true;
    }
};

在当前这个实现中， 我们采用了std::atomic来保证写指针和读指针的原子性，并且采用了std::memory_order_acquire和std::memory_order_release来保证内存序的正确性。

为哪些要用std::atomic？

境界没到。 这是因为如果不用原子操作， 更多个不同线程同时也访问写指针和读指针，就有可能会出现竞逐条件，引起数据不一致或者其他问题。

std::atomic能够保证对写指针和读指针的操作是原子的，这样就能够避免竞逐条件。

std::memory_order_acquire/std::memory_order_release 是哪些鬼？

std::memory_order_acquire/std::memory_order_release 是 C++11 中引入的内存模型的一一部分， 等..…. 用于指定原子操作的内存序。

std::memory_order_acquire 表示“获取”操作， 即读取一个变量的值，并且保证后续的操作不会被沉重排到当前这个操作之前。

std::memory_order_release 表示“释放”操作， 我天... 即写入一个变量的值，并且保证之前的全部操作都已经完成。

这里是一些乱七八糟的废话， 不用管它，反正很牛逼的样子。mutex 和 lockfree 的差别在于， mutex 是阻塞的，而 lockfree 是非阻塞的。lockfree 的实现通常依赖于原子操作和细粒度的同步机制。 一阵见血。 在音频处理领域，较低延迟是非常十分沉关键的，因此也 lockfree 的数据结构非常适合用于音频数据的缓存。良好了不说了说更多了都是泪。

即使 ringbuffer 邏輯正确，音频仍有可能卡顿！怎么破？

排查顺序如下：

• 先来看检查音频数据源有没有平稳，比如检查麦克风或播放设备有没有工作岗位正常。
• 然后检查 ringbuffer 的较大较小有没有合适，如果太较小有可能会引起频繁的溢出或空闲。
• 再检查读写指针有没有正确推进，有没有有遗漏或反复的数据。
• 最后再来看检查有没有有其他的同步机制或锁作用于了音频数据的处理。

是吧？ 只要按照上述步骤排查，通常就能找到音频卡顿的原因，并解决问题。

sizet available_read const {
    const sizet w = write_pos.load;
const sizet r = read_pos.load;
return  & ; // 可读数据量
}
sizet available_write const {
const sizet r = read_pos.load;
const sizet w = write_pos.load;
return  & ; // 可写空间范围
}