41、事务内存：原理、问题与解决方案

事务内存：原理、问题与解决方案

1. 传统同步原语的问题

1.1 锁的问题

锁作为一种同步机制，对于经验不足的程序员来说存在诸多陷阱：
- 优先级反转 ：低优先级线程持有高优先级线程所需的锁时被抢占，导致高优先级线程等待。
- 护航效应 ：持有锁的线程因调度量子耗尽、页面错误或其他中断而被调度出去，其他需要该锁的线程会排队等待，即使锁释放后，队列排空也需要时间。
- 死锁 ：线程以不同顺序尝试锁定相同对象时可能发生死锁。若线程需锁定多个对象，尤其是对象集事先未知时，避免死锁会很棘手。

在大规模系统中，锁和数据的关联主要通过约定建立，仅存在于程序员的思维中，可能仅在注释中记录，这会使代码维护变得复杂。

1.2 compareAndSet() 的问题

compareAndSet() 是一种绕过锁问题的原子原语，但使用它的算法往往难以设计，且有时开销较大。其主要困难在于，几乎所有同步原语（包括读写操作和原子 compareAndSet()）通常仅对单个字进行操作，这常迫使算法采用复杂且不自然的结构。

以无锁队列的 enq() 方法为例：

public class LockFreeQueue<T> {
    private AtomicReference<Node> head;
    private AtomicReference<Node> tail;