[go 面试] 深入理解并发控制:掌握锁的精髓

TimLiuDream · · 39917 次点击 · 开始浏览    置顶

> 关注公众号【爱发白日梦的后端】分享技术干货、读书笔记、开源项目、实战经验、高效开发工具等,您的关注将是我的更新动力! > 在并发编程中,锁是保障共享资源安全访问的重要机制。本文将深入探讨不同类型的锁、公平锁与非公平锁的对比、乐观锁与悲观锁的选择以及信号量与锁的区别,助你更好地应对并发场景。 ## 1. 锁的种类 ### 1.1 互斥锁(Mutex Lock) 互斥锁是最基本的锁类型,用于保护共享资源。同一时间只允许一个线程或进程获取锁,其他的线程或进程需要等待锁的释放。 ### 1.2 读写锁(Read-Write Lock) 读写锁允许多个线程同时读取共享资源,但只允许一个线程进行写入操作。读操作之间不会互斥,而写操作必须独占锁。 ### 1.3 自旋锁(Spin Lock) 自旋锁在多核系统中使用,当线程请求锁时,它会等待直到获取到锁。相比于互斥锁,自旋锁避免了线程切换的开销,适用于锁竞争时间短暂的情况。 ### 1.4 读写自旋锁(Read-Write Spin Lock) 优化的读写锁,适用于读操作频繁、写操作较少的场景,提高读操作的并发性能。 ### 1.5 条件变量(Condition Variable) 用于线程之间的同步和通信,让线程等待某个条件的满足,并在条件满足时通知等待的线程继续执行。 ### 1.6 信号量(Semaphore) 一种计数器,用于控制对共享资源的访问,限制同时访问资源的线程或进程数量。 ### 1.7 递归锁(Recursive Lock) 允许同一个线程或进程多次获取同一个锁,避免了死锁情况的发生。 ## 2. 公平锁 / 非公平锁 ### 2.1 公平锁 保证锁获取的顺序与线程请求锁的顺序相一致,避免饥饿问题,但可能会导致额外的线程切换开销。 ### 2.2 非公平锁 不保证锁获取顺序与线程请求锁的顺序一致,减少线程切换开销,提高锁的吞吐量,但可能导致某些线程长时间获取不到锁,出现饥饿问题。 选择公平锁或非公平锁取决于具体的应用场景和需求。 ## 3. 乐观锁 / 悲观锁 ### 3.1 悲观锁 保守的策略,假设并发环境下会有其他线程对共享资源进行修改,因此在访问共享资源之前会将其锁定。 ### 3.2 乐观锁 更为乐观的策略,假设并发冲突较少发生,在操作之后检查是否有其他线程对该资源进行了修改。 选择乐观锁还是悲观锁取决于应用场景,悲观锁适用于对数据一致性要求较高的情况,而乐观锁适用于读多写少的情况。 ## 4. 信号量和锁的区别 信号量用于控制对共享资源的访问数量,可以限制同时访问资源的线程或进程数量。锁用于保护单个共享资源的互斥访问。信号量更适合控制并发访问数量,而锁更适合保护单个资源的安全访问。 在实际应用中,选择合适的锁类型、调度策略,以及并发控制机制,将有助于提高系统的稳定性和性能。

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