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

在并发编程领域，锁算法和时间戳系统是实现线程同步和互斥的重要工具。本文将深入探讨几种经典的锁算法，包括Lamport的面包店算法，以及相关的时间戳系统，分析它们的原理、特性和局限性。

1. 过滤器锁算法的死锁特性

过滤器锁算法具有死锁-free的特性。在该算法中，若有两个线程A和B，只要A读取到 victim[j] = A ，它就会被阻塞；同理，B读取到 victim[j] = B 时也会被阻塞。但 victim 字段是固定的，不可能同时等于A和B，所以必然有一个线程能进入 j + 1 级别，从而使阻塞线程数量减少到 k - 1 ，这与归纳假设矛盾，因此过滤器锁算法是死锁-free的。

2. 锁算法的公平性

锁算法的饥饿-free特性保证了每个调用 lock() 方法的线程最终都能进入临界区，但它并未对进入的时间做出保证。为了实现更公平的调度，我们将 lock() 方法分为两个部分：
- 门道部分 ：执行区间 DA 由有限个步骤组成，要求该部分必须在有限步骤内完成，这一要求被称为有界无等待进展属性。
- 等待部分 ：执行区间 WA 可能需要无限个步骤。

公平性的定义为：若线程A在门道部分完成的时间早于线程B开始门道部分的时间，那么A不会被B超