程式中,對鎖的理解

仁义礼智信的發表於2024-05-03

在併發程式設計中,加鎖是為了保證資料的完整性和一致性,

在程式中,特別是併發程式設計的上下文中,**鎖**(Lock)是一種同步機制,用於控制多個執行緒或程序對共享資源的訪問,以防止資料競爭(Data Race)和保持資料一致性。當多個執行單元(如執行緒)試圖同時訪問或修改同一份共享資源時,如果沒有適當的同步措施,就可能導致不可預測的結果,比如資料損壞、死鎖或者競態條件。鎖的作用就像是一個門衛,確保同一時間只允許一個執行單元進入“受保護”的程式碼區域(稱為臨界區),執行完畢後才會釋放鎖,讓其他等待的執行單元有機會進入。

鎖的基本型別和概念包括但不限於:

1. **互斥鎖(Mutex)**:是最基本的鎖型別,允許多個執行緒排隊訪問共享資源,一次只允許一個執行緒持有鎖。其他試圖獲取鎖的執行緒將被阻塞,直到鎖被釋放。

2. **讀寫鎖(Read-Write Lock)**:分為讀鎖和寫鎖。讀鎖可以被多個執行緒同時持有,只要沒有寫鎖存在;寫鎖則是排他的,任何時刻只能有一個執行緒持有寫鎖,且不允許讀鎖和寫鎖同時存在。這在讀多寫少的場景下能提高併發效能。

3. **自旋鎖(Spin Lock)**:當執行緒嘗試獲取鎖失敗時,不是立即掛起(阻塞),而是不斷地迴圈檢查(自旋),直到鎖變為可用狀態。適用於鎖持有時間短且CPU核心數較少的情況。

4. **可重入鎖(Reentrant Lock)**:允許同一個執行緒多次獲取同一把鎖,而不會發生死鎖。執行緒每次獲取鎖都會增加一個計數器,釋放鎖時計數器減一,當計數器為零時鎖才真正釋放。

5. **樂觀鎖和悲觀鎖**:這是更高階的概念,通常在資料庫事務處理中討論。樂觀鎖假定讀多寫少,資料一般不會衝突,操作時不加鎖,更新時判斷資料是否被其他事務修改過。悲觀鎖則假定最壞情況,認為資料會經常衝突,因此一開始就加鎖。

正確使用鎖是併發程式設計中的關鍵,可以確保程式的正確性、一致性和效能。但同時也需要注意,過度使用或不當使用鎖會導致死鎖、效能下降等問題。

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