Use recent GLib API unconditionally now that we depend on the latest GLib
[platform/upstream/gstreamer.git] / gst / gstatomicqueue.c
1 /* GStreamer
2  * Copyright (C) 2009 Edward Hervey <bilboed@bilboed.com>
3  *               2011 Wim Taymans <wim.taymans@gmail.com>
4  *
5  * gstatomicqueue.c:
6  *
7  * This library is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Library General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
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16  *
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18  * License along with this library; if not, write to the
19  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
20  * Boston, MA 02111-1307, USA.
21  */
22
23 #include "gst_private.h"
24
25 #include <string.h>
26
27 #include <gst/gst.h>
28 #include "gstatomicqueue.h"
29 #include "glib-compat-private.h"
30
31 /**
32  * SECTION:gstatomicqueue
33  * @title: GstAtomicQueue
34  * @short_description: An atomic queue implementation
35  *
36  * The #GstAtomicQueue object implements a queue that can be used from multiple
37  * threads without performing any blocking operations.
38  *
39  * Since: 0.10.33
40  */
41
42 /* By default the queue uses 2 * sizeof(gpointer) * clp2 (max_items) of
43  * memory. clp2(x) is the next power of two >= than x.
44  *
45  * The queue can operate in low memory mode, in which it consumes almost
46  * half the memory at the expense of extra overhead in the readers. This
47  * is disabled by default because even without LOW_MEM mode, the memory
48  * consumption is still lower than a plain GList.
49  */
50 #undef LOW_MEM
51
52 typedef struct _GstAQueueMem GstAQueueMem;
53
54 struct _GstAQueueMem
55 {
56   gint size;
57   gpointer *array;
58   volatile gint head;
59   volatile gint tail;
60   GstAQueueMem *next;
61   GstAQueueMem *free;
62 };
63
64 static guint
65 clp2 (guint n)
66 {
67   guint res = 1;
68
69   while (res < n)
70     res <<= 1;
71
72   return res;
73 }
74
75 static GstAQueueMem *
76 new_queue_mem (guint size, gint pos)
77 {
78   GstAQueueMem *mem;
79
80   mem = g_new (GstAQueueMem, 1);
81
82   /* we keep the size as a mask for performance */
83   mem->size = clp2 (MAX (size, 16)) - 1;
84   mem->array = g_new0 (gpointer, mem->size + 1);
85   mem->head = pos;
86   mem->tail = pos;
87   mem->next = NULL;
88   mem->free = NULL;
89
90   return mem;
91 }
92
93 static void
94 free_queue_mem (GstAQueueMem * mem)
95 {
96   g_free (mem->array);
97   g_free (mem);
98 }
99
100 struct _GstAtomicQueue
101 {
102   volatile gint refcount;
103 #ifdef LOW_MEM
104   gint num_readers;
105 #endif
106   GstAQueueMem *head_mem;
107   GstAQueueMem *tail_mem;
108   GstAQueueMem *free_list;
109 };
110
111 static void
112 add_to_free_list (GstAtomicQueue * queue, GstAQueueMem * mem)
113 {
114   do {
115     mem->free = g_atomic_pointer_get (&queue->free_list);
116   } while (!g_atomic_pointer_compare_and_exchange (&queue->free_list,
117           mem->free, mem));
118 }
119
120 static void
121 clear_free_list (GstAtomicQueue * queue)
122 {
123   GstAQueueMem *free_list;
124
125   /* take the free list and replace with NULL */
126   do {
127     free_list = g_atomic_pointer_get (&queue->free_list);
128     if (free_list == NULL)
129       return;
130   } while (!g_atomic_pointer_compare_and_exchange (&queue->free_list, free_list,
131           NULL));
132
133   while (free_list) {
134     GstAQueueMem *next = free_list->free;
135
136     free_queue_mem (free_list);
137
138     free_list = next;
139   }
140 }
141
142 /**
143  * gst_atomic_queue_new:
144  * @initial_size: initial queue size
145  *
146  * Create a new atomic queue instance. @initial_size will be rounded up to the
147  * nearest power of 2 and used as the initial size of the queue.
148  *
149  * Returns: a new #GstAtomicQueue
150  *
151  * Since: 0.10.33
152  */
153 GstAtomicQueue *
154 gst_atomic_queue_new (guint initial_size)
155 {
156   GstAtomicQueue *queue;
157
158   queue = g_new (GstAtomicQueue, 1);
159
160   queue->refcount = 1;
161 #ifdef LOW_MEM
162   queue->num_readers = 0;
163 #endif
164   queue->head_mem = queue->tail_mem = new_queue_mem (initial_size, 0);
165   queue->free_list = NULL;
166
167   return queue;
168 }
169
170 /**
171  * gst_atomic_queue_ref:
172  * @queue: a #GstAtomicQueue
173  *
174  * Increase the refcount of @queue.
175  *
176  * Since: 0.10.33
177  */
178 void
179 gst_atomic_queue_ref (GstAtomicQueue * queue)
180 {
181   g_return_if_fail (queue != NULL);
182
183   g_atomic_int_inc (&queue->refcount);
184 }
185
186 static void
187 gst_atomic_queue_free (GstAtomicQueue * queue)
188 {
189   free_queue_mem (queue->head_mem);
190   if (queue->head_mem != queue->tail_mem)
191     free_queue_mem (queue->tail_mem);
192   clear_free_list (queue);
193   g_free (queue);
194 }
195
196 /**
197  * gst_atomic_queue_unref:
198  * @queue: a #GstAtomicQueue
199  *
200  * Unref @queue and free the memory when the refcount reaches 0.
201  *
202  * Since: 0.10.33
203  */
204 void
205 gst_atomic_queue_unref (GstAtomicQueue * queue)
206 {
207   g_return_if_fail (queue != NULL);
208
209   if (g_atomic_int_dec_and_test (&queue->refcount))
210     gst_atomic_queue_free (queue);
211 }
212
213 /**
214  * gst_atomic_queue_peek:
215  * @queue: a #GstAtomicQueue
216  *
217  * Peek the head element of the queue without removing it from the queue.
218  *
219  * Returns: the head element of @queue or NULL when the queue is empty.
220  *
221  * Since: 0.10.33
222  */
223 gpointer
224 gst_atomic_queue_peek (GstAtomicQueue * queue)
225 {
226   GstAQueueMem *head_mem;
227   gint head, tail, size;
228
229   g_return_val_if_fail (queue != NULL, NULL);
230
231   while (TRUE) {
232     GstAQueueMem *next;
233
234     head_mem = g_atomic_pointer_get (&queue->head_mem);
235
236     head = g_atomic_int_get (&head_mem->head);
237     tail = g_atomic_int_get (&head_mem->tail);
238     size = head_mem->size;
239
240     /* when we are not empty, we can continue */
241     if (G_LIKELY (head != tail))
242       break;
243
244     /* else array empty, try to take next */
245     next = g_atomic_pointer_get (&head_mem->next);
246     if (next == NULL)
247       return NULL;
248
249     /* now we try to move the next array as the head memory. If we fail to do that,
250      * some other reader managed to do it first and we retry */
251     if (!g_atomic_pointer_compare_and_exchange (&queue->head_mem, head_mem,
252             next))
253       continue;
254
255     /* when we managed to swing the head pointer the old head is now
256      * useless and we add it to the freelist. We can't free the memory yet
257      * because we first need to make sure no reader is accessing it anymore. */
258     add_to_free_list (queue, head_mem);
259   }
260
261   return head_mem->array[head & size];
262 }
263
264 /**
265  * gst_atomic_queue_pop:
266  * @queue: a #GstAtomicQueue
267  *
268  * Get the head element of the queue.
269  *
270  * Returns: the head element of @queue or NULL when the queue is empty.
271  *
272  * Since: 0.10.33
273  */
274 gpointer
275 gst_atomic_queue_pop (GstAtomicQueue * queue)
276 {
277   gpointer ret;
278   GstAQueueMem *head_mem;
279   gint head, tail, size;
280
281   g_return_val_if_fail (queue != NULL, NULL);
282
283 #ifdef LOW_MEM
284   g_atomic_int_inc (&queue->num_readers);
285 #endif
286
287   do {
288     while (TRUE) {
289       GstAQueueMem *next;
290
291       head_mem = g_atomic_pointer_get (&queue->head_mem);
292
293       head = g_atomic_int_get (&head_mem->head);
294       tail = g_atomic_int_get (&head_mem->tail);
295       size = head_mem->size;
296
297       /* when we are not empty, we can continue */
298       if (G_LIKELY (head != tail))
299         break;
300
301       /* else array empty, try to take next */
302       next = g_atomic_pointer_get (&head_mem->next);
303       if (next == NULL)
304         return NULL;
305
306       /* now we try to move the next array as the head memory. If we fail to do that,
307        * some other reader managed to do it first and we retry */
308       if (!g_atomic_pointer_compare_and_exchange (&queue->head_mem, head_mem,
309               next))
310         continue;
311
312       /* when we managed to swing the head pointer the old head is now
313        * useless and we add it to the freelist. We can't free the memory yet
314        * because we first need to make sure no reader is accessing it anymore. */
315       add_to_free_list (queue, head_mem);
316     }
317
318     ret = head_mem->array[head & size];
319   } while (!g_atomic_int_compare_and_exchange (&head_mem->head, head,
320           head + 1));
321
322 #ifdef LOW_MEM
323   /* decrement number of readers, when we reach 0 readers we can be sure that
324    * none is accessing the memory in the free list and we can try to clean up */
325   if (g_atomic_int_dec_and_test (&queue->num_readers))
326     clear_free_list (queue);
327 #endif
328
329   return ret;
330 }
331
332 /**
333  * gst_atomic_queue_push:
334  * @queue: a #GstAtomicQueue
335  * @data: the data
336  *
337  * Append @data to the tail of the queue.
338  *
339  * Since: 0.10.33
340  */
341 void
342 gst_atomic_queue_push (GstAtomicQueue * queue, gpointer data)
343 {
344   GstAQueueMem *tail_mem;
345   gint head, tail, size;
346
347   g_return_if_fail (queue != NULL);
348
349   do {
350     while (TRUE) {
351       GstAQueueMem *mem;
352
353       tail_mem = g_atomic_pointer_get (&queue->tail_mem);
354       head = g_atomic_int_get (&tail_mem->head);
355       tail = g_atomic_int_get (&tail_mem->tail);
356       size = tail_mem->size;
357
358       /* we're not full, continue */
359       if (tail - head <= size)
360         break;
361
362       /* else we need to grow the array, we store a mask so we have to add 1 */
363       mem = new_queue_mem ((size << 1) + 1, tail);
364
365       /* try to make our new array visible to other writers */
366       if (!g_atomic_pointer_compare_and_exchange (&queue->tail_mem, tail_mem,
367               mem)) {
368         /* we tried to swap the new writer array but something changed. This is
369          * because some other writer beat us to it, we free our memory and try
370          * again */
371         free_queue_mem (mem);
372         continue;
373       }
374       /* make sure that readers can find our new array as well. The one who
375        * manages to swap the pointer is the only one who can set the next
376        * pointer to the new array */
377       g_atomic_pointer_set (&tail_mem->next, mem);
378     }
379   } while (!g_atomic_int_compare_and_exchange (&tail_mem->tail, tail,
380           tail + 1));
381
382   tail_mem->array[tail & size] = data;
383 }
384
385 /**
386  * gst_atomic_queue_length:
387  * @queue: a #GstAtomicQueue
388  *
389  * Get the amount of items in the queue.
390  *
391  * Returns: the number of elements in the queue.
392  *
393  * Since: 0.10.33
394  */
395 guint
396 gst_atomic_queue_length (GstAtomicQueue * queue)
397 {
398   GstAQueueMem *head_mem, *tail_mem;
399   gint head, tail;
400
401   g_return_val_if_fail (queue != NULL, 0);
402
403 #ifdef LOW_MEM
404   g_atomic_int_inc (&queue->num_readers);
405 #endif
406
407   head_mem = g_atomic_pointer_get (&queue->head_mem);
408   head = g_atomic_int_get (&head_mem->head);
409
410   tail_mem = g_atomic_pointer_get (&queue->tail_mem);
411   tail = g_atomic_int_get (&tail_mem->tail);
412
413 #ifdef LOW_MEM
414   if (g_atomic_int_dec_and_test (&queue->num_readers))
415     clear_free_list (queue);
416 #endif
417
418   return tail - head;
419 }