20、并发排序算法：冒泡排序与奇偶换位排序解析

并发排序算法：冒泡排序与奇偶换位排序解析

1. 冒泡排序并行化分析

在分析并发算法的正确性时，不能仅依赖交错分析，还需考虑串行算法的特性以及串行代码转换可能带来的变化。下面从效率、简单性、可移植性和可扩展性四个方面对并发冒泡排序代码进行评估。

设计因素	评估情况
效率	数组元素的线性访问能预测下一个所需的缓存行数据，若按缓存行边界定义区域数据大小，可消除伪共享。但线性访问和遍历所有可能未排序元素的需求，使缓存无法重用，多线程反复将数组元素加载到缓存中，会导致内存总线数据过多，直接影响算法的可扩展性。
简单性	较差。串行代码和线程代码差异大，区域实现复杂，难以让线程互不干扰。不过并非所有排序算法都如此难转换，后续会介绍基于比较交换的其他排序算法的并发版本，它们更易理解和并行化。
可移植性	不佳。可将代码转换为 Pthreads，但对于任务分解，使用隐式线程库较难。使用 OpenMP 或 Intel TBB 的显式任务设施时，协调线程不重叠的问题仍存在。分布式内存实现需基于数据分解的算法，数据块间的数据移动会产生大量数据流量，即使在平均情况下也难以接受。
可扩展性	较差。线程数量和区域数量、同步开销以及线程等待锁的时间之间存在权衡。区域越多，可使