48、并发编程核心知识与技术解析

并发编程核心知识与技术解析

1. 并发编程基础概念

1.1 并发算法与对象

并发算法是指在多线程环境下运行的算法，其定义为能够在多个线程间协作完成任务的算法。并发对象则是并发编程中的核心元素，具有多种特性，如组合线性化、并发度、正确性等。
|特性|描述|
|----|----|
|组合线性化|并发对象的一种正确性属性，确保对象操作在并发环境下的线性化顺序|
|并发度|对象在多线程环境下的并发能力|
|正确性|包括线性化、顺序一致性、静止一致性等多种一致性模型|

1.2 互斥与同步

互斥是并发编程中的重要概念，用于确保同一时间只有一个线程访问共享资源。常见的互斥算法有Bakery锁、Peterson锁等。同步则是协调多个线程执行顺序的机制，包括粗粒度同步、细粒度同步等。

graph LR
    A[互斥算法] --> B[Bakery锁]
    A --> C[Peterson锁]
    D[同步机制] --> E[粗粒度同步]
    D --> F[细粒度同步]

2. 锁与同步原语

2.1 锁的类型

锁是实现互斥的重要工具，常见的锁类型包括：
- 数组基锁：实现简单，但可能存在伪共享问题，可通过特殊设计避免。
- 回退锁：作为一种自旋锁，通过指数回退机制减少竞争。
- 层次锁：设计用于减少高竞争场景下的锁冲突。

2.2 同步原语

同