14、一致性的通用性

一致性的通用性

1. 引言

在并发编程的世界里，等待自由（wait - free）实现是一个重要的目标。此前我们考虑过“不存在用 Y 对 X 进行无等待实现”这类声明的证明方法，研究了具有确定性顺序规范的对象类，并得出了一个层次结构，即较低层次的对象无法实现较高层次的对象。每个对象都有一个关联的一致性数字（consensus number），它是该对象能解决一致性问题的最大线程数。在有 n 个或更多并发线程的系统中，不可能用一致性数字低于 n 的对象来实现一致性数字为 n 的对象，这一结果对无锁（lock - free）实现同样适用。

不过，这并不意味着等待自由同步是不可能或不可行的。实际上，存在一些通用的对象类，只要有足够多的这些对象，就可以为任何并发对象构建一个无等待的线性化实现。一个类在有 n 个线程的系统中是通用的，当且仅当它的一致性数字大于或等于 n。例如，提供 compareAndSet() 操作的现代多处理器机器对任意数量的线程都是通用的，它们可以以无等待的方式实现任何并发对象。

下面是不同一致性数字对应的对象类表格：
| 一致性数字 | 对象 |
| — | — |
| 1 | 原子寄存器 |
| 2 | getAndSet() 、 getAndAdd() 、队列、栈 |
| … | … |
| m | (m, m(m + 1)/2) - 寄存器赋值 |
| … | … |
| ∞ | 内存到内存移动、 compareAndSet() 、 Load -