Да, знаком. Lock-free (неблокирующие) алгоритмы — это методы разработки параллельных программ, которые гарантируют прогресс системы в целом, даже если некоторые потоки приостановлены. Они достигают этого без использования традиционных примитивов синхронизации, таких как мьютексы или семафоры, которые могут привести к блокировкам потоков. Вместо этого используются атомарные операции.
Основные концепции:
- Атомарные операции: Операции, которые выполняются полностью и не могут быть прерваны или переплетены с другими операциями. В Golang атомарные операции доступны в пакете
sync/atomic (например, AddInt64, CompareAndSwapPointer).
- Прогресс: Это ключевой аспект lock-free алгоритмов. Различают уровни прогресса:
- Obstruction-Free (Свободный от препятствий): Если поток запущен изолированно, он завершит свою операцию за конечное число шагов. В присутствии других потоков могут возникать взаимоблокировки.
- Lock-Free (Неблокирующий): Гарантирует, что хотя бы один поток, пытающийся выполнить операцию, успешно завершится за конечное число своих шагов, даже если другие потоки приостановлены. При этом конкретный поток может быть "вытеснен" постоянно (старвация).
- Wait-Free (Без ожидания): Самый сильный уровень. Гарантирует, что каждый поток, пытающийся выполнить операцию, завершит ее за конечное число своих шагов, независимо от скорости или приостановки других потоков. Исключает старвацию.
- CAS (Compare-And-Swap): Ключевая атомарная операция. Она сравнивает текущее значение переменной с ожидаемым значением и, если они совпадают, атомарно заменяет его новым значением. Возвращает булево значение, указывающее на успешность замены. Позволяет реализовать read-modify-write циклы без блокировок.
Пример использования sync/atomic для lock-free счетчика:
golang
Преимущества lock-free:
- Отсутствие взаимоблокировок (deadlocks): Поскольку нет блокирующихся примитивов, взаимоблокировки невозможны.
- Устойчивость к задержкам потоков: Если поток приостановлен (например, планировщиком), это не блокирует другие потоки, выполняющие операции над теми же данными, в отличие от мьютексов.
- Потенциально лучшая производительность: В определе
Да, знаком. Lock-free (неблокирующие) алгоритмы — это методы разработки параллельных программ, которые гарантируют прогресс системы в целом, даже если некоторые потоки приостановлены. Они достигают этого без использования традиционных примитивов синхронизации, таких как мьютексы или семафоры, которые могут привести к блокировкам потоков. Вместо этого используются атомарные операции.
Основные концепции:
- Атомарные операции: Операции, которые выполняются полностью и не могут быть прерваны или переплетены с другими операциями. В Golang атомарные операции доступны в пакете
sync/atomic (например, AddInt64, CompareAndSwapPointer).
- Прогресс: Это ключевой аспект lock-free алгоритмов. Различают уровни прогресса:
- Obstruction-Free (Свободный от препятствий): Если поток запущен изолированно, он завершит свою операцию за конечное число шагов. В присутствии других потоков могут возникать взаимоблокировки.
- Lock-Free (Неблокирующий): Гарантирует, что хотя бы один поток, пытающийся выполнить операцию, успешно завершится за конечное число своих шагов, даже если другие потоки приостановлены. При этом конкретный поток может быть "вытеснен" постоянно (старвация).
- Wait-Free (Без ожидания): Самый сильный уровень. Гарантирует, что каждый поток, пытающийся выполнить операцию, завершит ее за конечное число своих шагов, независимо от скорости или приостановки других потоков. Исключает старвацию.
- CAS (Compare-And-Swap): Ключевая атомарная операция. Она сравнивает текущее значение переменной с ожидаемым значением и, если они совпадают, атомарно заменяет его новым значением. Возвращает булево значение, указывающее на успешность замены. Позволяет реализовать read-modify-write циклы без блокировок.
Пример использования sync/atomic для lock-free счетчика:
golang
Преимущества lock-free:
- Отсутствие взаимоблокировок (deadlocks): Поскольку нет блокирующихся примитивов, взаимоблокировки невозможны.
- Устойчивость к задержкам потоков: Если поток приостановлен (например, планировщиком), это не блокирует другие потоки, выполняющие операции над теми же данными, в отличие от мьютексов.
- Потенциально лучшая производительность: В определе