8、并发对象的进度条件与 Java 内存模型解析

并发对象的进度条件与 Java 内存模型解析

1. 并发系统中的线性一致性与进度条件

在并发和实时响应至关重要的系统中，线性一致性是一种合适的正确性条件。非阻塞属性并不排除在特定情况下的阻塞。例如，当一个线程尝试从空队列中出队时，它可能会阻塞，直到另一个线程入队一个元素。这可以通过将队列的 deq() 方法的规范设为部分规范来实现，即当应用于空队列时，该方法的效果未定义。

线性一致性的非阻塞属性保证了任何挂起的调用都有正确的响应，但没有说明如何计算这样的响应。以基于锁的队列为例，假设队列最初为空，线程 A 在入队元素 x 的过程中暂停，线程 B 随后调用 deq() 方法。非阻塞属性保证 B 的调用会有响应，可能抛出异常或返回 x。然而，在这种实现中，B 无法获取锁，只要 A 被延迟，B 就会被延迟。这种实现被称为阻塞实现，因为一个线程的意外延迟可能会阻止其他线程取得进展。

线程的意外延迟在多处理器系统中很常见，如缓存未命中、页面错误或操作系统的抢占等，这些延迟取决于机器和操作系统的具体情况。

2. 非阻塞进度条件

• 无等待（Wait-Free） ：一个方法如果保证每个调用都能在有限的步骤内完成执行，则称该方法是无等待的。如果方法调用的步骤数有界，则称为有界无等待，这个界限可能取决于线程的数量。例如，Bakery 算法的入口部分就是有界无等待的，界限是线程的数量。性能不依赖于活动线程数量的无等待方法称为与线程数量无关的无等待方法。如果一个对象的方法是无等待的，则称该对象是无等待的；在面向对象语言中，如果一个类的所有对象实例都是无