以下无锁代码是不是表现出竞争条件？

Posted 2023-02-16

【中文标题】以下无锁代码是不是表现出竞争条件？

【英文标题】：Does the following lock-free code exhibit a race-condition?以下无锁代码是否表现出竞争条件？

【发布时间】：2016-12-23 01:34:44

【问题描述】：

Kubernetes Go repo on Github.com内，

HighWaterMark 数据结构有一个无锁实现。此代码依赖于原子操作来实现没有数据竞争的线程安全代码。

// HighWaterMark is a thread-safe object for tracking the maximum value seen
// for some quantity.
type HighWaterMark int64

// Update returns true if and only if 'current' is the highest value ever seen.
func (hwm *HighWaterMark) Update(current int64) bool 
    for 
        old := atomic.LoadInt64((*int64)(hwm))
        if current <= old 
            return false
        
        if atomic.CompareAndSwapInt64((*int64)(hwm), old, current) 
            return true
        
    

此代码依赖于标准库中的 atomic.LoadInt64 和 atomic.CompareAndSwapInt64 函数来实现无数据竞争的代码......我相信确实如此，但我相信还有另一个竞争条件问题。

如果两个竞争线程 (goroutines) 正在执行此类代码，则存在一种极端情况，即在第一个线程中出现 atomic.LoadInt64 之后，第二个线程可能已换出更高的值。但是在第一个线程认为之后，current int64 实际上大于old int64，就会发生交换。由于观察到陈旧的old 值，此交换将有效地降低存储值。

【参考方案1】：

如果另一个线程进入中间，CompareAndSwap 将失败，循环将重新开始。

将 CompareAndSwap 视为

if actual == expected  
   actual = newval

但以原子方式完成

所以这段代码说：

old = hwm // but done in a thread safe atomic read way
if old < current 
   set hwm to current if hwm == old // atomically compare and then set value

当 CAS (CompareAndSwap) 失败时，它返回 false，导致循环重新开始，直到：

a) “当前”不大于 hwm

或

b) 它成功地执行 Load 然后 CompareAndSwap 中间没有另一个线程

【讨论】：

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