如何以无锁方式自动更新 2 个对象？

Posted 2023-02-16

【中文标题】如何以无锁方式自动更新 2 个对象？

【英文标题】：How to update 2 objects atomically in a lock-free manner?

【发布时间】：2015-04-26 13:27:14

【问题描述】：

我正在研究通过多个对象实现基于哈希码的原子锁定的类。主要目的是在所有需要的锁都可用时立即解除等待者线程，从而减少总体等待时间。

它的lockAndGet(List objects) 返回一个涉及所有列出对象的“复合锁”。调用者完成工作后，它会调用unlock()。

主要组件有：1)普通锁表--int[]数组显示现在持有哪些锁； 2) 服务员线程的双端队列。

算法很简单：

当一个线程调用lockAndGet()时，它被标记为停放，然后新的waiter object包含这个线程，状态为LOCKED被创建并添加到队列的尾部，之后makeRound() 方法被调用； makeRound() 从头部开始遍历双端队列，试图找到哪些服务员可以获得他们的锁。当找到一个这样的服务员时，锁表被更新，服务员状态更改为UNLOCKED 并从双端队列中删除，服务员的线程被取消驻留。遍历后，如果当前线程被标记为停放，则停放； 当在某个复合锁上调用unlock() 时，锁表状态会更新并调用makeRound()。

这里，为了避免竞争条件，锁表状态的更新必须与等待者状态的更新一起原子地执行。现在，它是通过普通独占Lock上的同步来实现的，并且效果很好，但是我想使用CAS操作以free-lock方式实现类似的机制，使waiter queue无锁。第 1 步很简单，但第 2 步有问题。

由于 Java 不支持 DCAS，有谁知道怎么做 可以实现队列节点的更新（服务员状态的改变和删除标记）原子地更新其他对象（锁表），只使用CAS？我不要求提供代码，只是提供一些可能有所帮助的提示或方法。

【问题讨论】：

您是否真的有性能问题促使您尝试寻找无锁算法？这些很难做到正确。否则有很多解决方案（信号量、锁存器、条件等）

@fge 在我目前的方法中，我使用锁和信号量的组合，它工作得非常正确且非常快。但我无法判断只有一种基于锁的实现会更好：没有可比性！无锁并不容易，对吧。我犹豫在 SO 中发布简单的问题。

执行多个值的同步更新基本上有三种方法：1）使用锁，2）使用“安全序列”（很难做到正确，假设甚至有解决方案） , 3) 使用某种机器设备（例如禁用调度程序）。但请注意，“锁”有多种形式——计数器、信号量、操作系统定义的锁等。

【参考方案1】：

您可以尝试使用可用的 CAS 来实现多字 CAS，但这取决于您愿意为实现这一目标付出多少性能损失。

你可以看看哈里斯的http://www.cl.cam.ac.uk/research/srg/netos/papers/2002-casn.pdf

【讨论】：

谢谢，我去看看