Golang实现TRE算法的实践指南

Golang实现TRE算法的实践指南 我正在尝试实现一个非阻塞的AVL树。我应该从哪里开始？

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可能是线程安全的数据结构 🙂

虽然，与Go无关 https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/collections/thread-safe/

更多关于Golang实现TRE算法的实践指南的实战系列教程也可以访问 https://www.itying.com/category-94-b0.html


我应该从哪里开始。

阅读关于 AVL 树 的资料。

一个 Go 语言的实现 https://gist.github.com/lidashuang/9327631

AVL 树究竟有什么可能成为阻塞点呢？

cosmos:

无论如何，什么可能会阻塞AVL树呢？

我猜他想要实现一个支持并发插入、删除和查询的AVL树，而不需要在操作前后使用互斥锁进行锁定。

一个非阻塞的AVL树将允许，例如，在一个插入操作进行的同时，另一个Go协程可以从中查询值。并发插入和删除看起来更具挑战性。

要解决这个问题，我会先在其他语言（C、C++、Java）中寻找非阻塞AVL树的实现，然后将其翻译成Go。非阻塞数据结构很复杂且难以正确实现。

对于在Go中实现非阻塞AVL树，核心在于使用原子操作和CAS（Compare-And-Swap）来管理树的并发更新。以下是一个基础实现框架，展示了如何通过原子指针来安全地更新树节点。

首先，定义树节点结构，使用atomic.Value来持有子节点的指针，以支持原子更新：

import (
    "sync/atomic"
    "unsafe"
)

type AVLNode struct {
    key    int
    value  interface{}
    height int32
    left   unsafe.Pointer // atomic.Pointer[AVLNode] in Go 1.19+
    right  unsafe.Pointer
}

func newNode(key int, value interface{}) *AVLNode {
    return &AVLNode{
        key:    key,
        value:  value,
        height: 1,
    }
}

func (n *AVLNode) getLeft() *AVLNode {
    return (*AVLNode)(atomic.LoadPointer(&n.left))
}

func (n *AVLNode) getRight() *AVLNode {
    return (*AVLNode)(atomic.LoadPointer(&n.right))
}

插入操作需要递归尝试CAS更新，这里展示关键旋转逻辑的原子实现：

func (n *AVLNode) insert(key int, value interface{}) *AVLNode {
    if n == nil {
        return newNode(key, value)
    }

    if key < n.key {
        left := n.getLeft()
        newLeft := left.insert(key, value)
        if atomic.CompareAndSwapPointer(&n.left, unsafe.Pointer(left), unsafe.Pointer(newLeft)) {
            return n.rebalance()
        }
    } else if key > n.key {
        // 类似处理右子树
    }
    return n
}

func (n *AVLNode) rebalance() *AVLNode {
    balance := n.getBalance()
    if balance > 1 {
        if n.getLeft().getBalance() >= 0 {
            return n.rotateRight()
        } else {
            n.left = unsafe.Pointer(n.getLeft().rotateLeft())
            return n.rotateRight()
        }
    }
    if balance < -1 {
        // 处理右重情况
    }
    return n
}

func (n *AVLNode) rotateRight() *AVLNode {
    newRoot := n.getLeft()
    n.left = newRoot.right
    newRoot.right = unsafe.Pointer(n)
    n.updateHeight()
    newRoot.updateHeight()
    return newRoot
}

对于完整的非阻塞AVL树，还需要实现删除、查找以及高度更新函数，所有操作都需通过原子操作完成。此示例提供了基于CAS的旋转和插入基础，实际实现中需处理并发冲突的重试逻辑。

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