JAVA 并发编程之十一:阻塞型同步Blocking Synchronization + 非阻塞型同步Non-blocking Synchronization

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前言

如何正确有效的保护共享数据是编写并行程序必须面临的一个难题,通常的手段就是同步。

同步可分为阻塞型同步(Blocking Synchronization)和非阻塞型同步( Non-blocking Synchronization)。

并发方案图示

不同并发方案的复杂程度&加锁力度成反比:

阻塞型同步(Blocking Synchronization)

是指当一个线程到达临界区时,因另外一个线程已经持有访问该共享数据的锁, 从而不能获取锁资源而阻塞,直到另外一个线程释放锁。常见的同步原语有 mutex、 semaphore 等。如果同步方案采用不当,就会造成死锁(deadlock),活锁(livelock)和 优先级反转(priority inversion),以及效率低下等现象。

非阻塞型同步( Non-blocking Synchronization)

为了降低风险程度和提高程序运行效率,业界提出了不采用锁的同步方案,依照这种设计思路设计的算法称为非阻塞型算法,其本质特征就是停止一个线程的执行不会阻碍系统中 其他执行实体的运行。

当今比较流行的 Non-blocking Synchronization 实现方案有三种:

Wait-free

Wait-free 是指任意线程的任何操作都可以在有限步之内结束,而不用关心其它线程的 执行速度。

Wait-free 是基于 per-thread 的,可以认为是 starvation-free 的。非常遗憾的是 实际情况并非如此,采用 Wait-free 的程序并不能保证 starvation-free,同时内存消耗也随 线程数量而线性增长。目前只有极少数的非阻塞算法实现了这一点。

 

Lock-free

Lock-Free 是指能够确保执行它的所有线程中至少有一个能够继续往下执行。由于每个 线程不是 starvation-free 的,即有些线程可能会被任意地延迟,然而在每一步都至少有一 个线程能够往下执行,因此系统作为一个整体是在持续执行的,可以认为是 system-wide 的。所有 Wait-free 的算法都是 Lock-Free 的。

备注:Lock-Free算法,可以说是乐观锁(CAS??),如果非激烈竞争的时候,不需要 使用锁,从而开销更小,速度更快。

Obstruction-free

Obstruction-free 是指在任何时间点,一个孤立运行线程的每一个操作可以在有限步之 内结束。只要没有竞争,线程就可以持续运行。一旦共享数据被修改,Obstruction-free 要 求中止已经完成的部分操作,并进行回滚。 所有 Lock-Free 的算法都是 Obstruction-free 的。

资料整理来自:http://www.cnblogs.com/jobs/archive/2010/07/29/1788156.html

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