41、事务内存：原理、问题与软件实现

事务内存：原理、问题与软件实现

1. 传统同步原语存在的问题

在多处理器编程中，传统的同步原语，如各种锁机制（自旋锁、阻塞锁）以及原子操作（如 compareAndSet() ）等，虽然在一定程度上为我们构建数据结构和算法提供了支持，但它们也存在诸多不足之处。

1.1 锁机制的问题

• 优先级反转 ：当低优先级线程持有高优先级线程所需的锁时，低优先级线程被抢占，会导致高优先级线程无法执行，出现优先级反转的情况。
• 护航效应 ：持有锁的线程可能因调度时间片耗尽、页面错误或其他中断而被调度出去。在该线程不活动期间，其他需要该锁的线程会排队等待，即使锁被释放后，队列中的线程仍需要时间依次获取锁，就像交通事故清理后交通仍会缓慢一段时间一样。
• 死锁 ：如果线程以不同的顺序尝试锁定相同的对象，就可能发生死锁。而且在大型系统中，当线程需要锁定多个对象，尤其是对象集合事先未知时，避免死锁会变得非常困难。
• 维护困难 ：锁与数据的关联大多通过约定来建立，最终只存在于程序员的脑海中，可能仅在注释中有所记录。随着时间的推移，解释和遵循这些约定会使代码维护变得复杂。

1.2 compareAndSet() 的问题

• 算法设计困难 ：使用 compareAndSet() 及其相关操