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设计基于锁的并发数据结构的关键在于确保锁定互斥元的正确性和最小化锁的占用时间。单纯依靠一个互斥元保护数据结构可能难以避免竞争和死锁问题。因此，实施锁和条件变量的线程安全队列是更为高效的选择。

1. 使用锁和条件变量的线程安全队列

线程安全队列通过结合互斥元和条件变量，实现了对队列操作的 thread-safe 保护。这种设计避免了传统队列在高并发场景下的竞争问题。

2.1 代码实现

#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       template
       
        class threadsafe_queue {private:    std::mutex mut;    std::queue
        
         
          > data_queue; std::condition_variable data_cond;public: threadsafe_queue() {} void push(T new_value) { std::shared_ptr
          
            data( std::make_shared
           
            (std::move(new_value))); std::lock_guard
            
              lk(mut); data_queue.push(std::move(data)); data_cond.notify_one(); } std::shared_ptr
             
               wait_and_pop() { std::unique_lock
              
                lk(mut); data_cond.wait(lk, [this] { return !data_queue.empty(); }); std::shared_ptr
               
                 res(std::move(data_queue.front())); data_queue.pop(); return res; } bool try_pop(T& value) { std::lock_guard
                
                  lk(mut); if (data_queue.empty()) return false; value = std::move(data_queue.front()); data_queue.pop(); return true; } bool empty() const { std::lock_guard
                 
                   lk(mut); return data_queue.empty(); }};
                 
                
               
              
             
            
           
          
         
        
       
      
     
    
   

2.2 优化考虑

代码中，锁和条件变量的使用有效减少了竞争，而 wait_and_pop() 函数通过条件变量的等待实现了非阻塞式的数据获取，避免了死锁问题。同时，避免在 pop() 函数中重复调用 empty() 函数确保了性能。

2.2 使用细粒度锁和条件变量的线程安全栈

为了进一步提升性能，可以直接使用细粒度锁和条件变量的线程安全栈。这种设计允许多个线程同时进行操作，通过条件变量的等待机制实现高效的数据交换。

2.3 经验总结

结合锁和条件变量的线程安全队列或栈，能够在保证线程安全的前提下，最大限度地释放锁，提升性能表现。在高并发场景中，这种设计方式比传统互斥元更优。

通过以上优化，可以明显提升数据结构的并发性能，同时确保系统的安全性，是高级Concurrency编程中的常用选择。