5、并发编程中的锁算法与时间戳系统解析

并发编程中的锁算法与时间戳系统解析

1. 锁算法的公平性与相关概念

在并发编程里，锁算法的公平性是一个关键问题。饥饿自由特性保证了每个调用 lock() 方法的线程最终都能进入临界区，但它并未对所需时间作出保证。理想情况下，如果线程 A 先于线程 B 调用 lock() 方法，那么 A 应该先进入临界区。然而，依据现有的工具，我们难以判断哪个线程最先调用 lock() 方法。

为了解决这个问题，我们把 lock() 方法拆分成两个代码部分以及对应的执行区间：
- 门道部分（doorway section） ：其执行区间 DA 由有限数量的步骤构成，这部分需满足有界无等待进展属性，也就是必须在有限步骤内完成。
- 等待部分（waiting section） ：其执行区间 WA 可能需要无限数量的步骤。

公平性的定义如下：
若线程 A 完成门道部分的时间早于线程 B 开始门道部分的时间，即 DjA → DkB ，那么 A 不会被 B 超越，也就是 CSjA → CSkB 。

2. Lamport 的面包店算法

面包店锁算法模拟了面包店常用的号码分发机，以此维持先来先服务的特性。每个线程在门道部分获取一个号码，接着等待，直到没有号码比它早的线程尝试进入临界区。

以下是面包店锁算法的