Vergleich und Effizienzanalyse der sperrenfreien Programmierung und der Sperrprogrammierung in Golang-Funktionen

In den letzten Jahren erfreut sich Golang immer größerer Beliebtheit und ist zu einer der Programmiersprachen geworden, die von vielen Programmierern verwendet werden. Wenn es um gleichzeitige Programmierung geht, werden wir in Golang zwangsläufig mit zwei Programmiermodi konfrontiert: Sperre und Sperre frei. Was sind also ihre jeweiligen Vor- und Nachteile und anwendbaren Szenarien?

1. Die Definition sowie die Vor- und Nachteile der sperrenfreien Programmierung

Sperrenfreie Programmierung bedeutet, dass keine Sperren erforderlich sind, wenn mehrere Threads gleichzeitig auf den Speicher zugreifen Synchronisationsvorgänge. Die klassische Implementierung der sperrenfreien Programmierung in Golang ist der CAS-Algorithmus (Compare-and-Swap). CAS kann als optimistische Parallelitätssperre betrachtet werden. Es führt Lese- und Schreibvorgänge in eine atomare Operation ein. Bei jeder Änderung der Daten wird zunächst verglichen, ob der Wert im aktuellen Speicher mit dem erwarteten Wert übereinstimmt, und dann wird die Operation ausgeführt . . Wenn der aktuell im Speicher befindliche Wert dem erwarteten Wert entspricht, wird der Schreibvorgang ausgeführt, andernfalls wird ein Fehler zurückgegeben.

Der Vorteil der sperrenfreien Programmierung besteht darin, dass der gesamte durch Sperren verursachte Overhead vermieden werden kann, einschließlich unnötiger Kontextwechsel, Wartezeiten und gegenseitiger Ausschlussoperationen. Darüber hinaus können mehrere Threads gleichzeitig auf Datenstrukturen in der sperrenfreien Programmierung zugreifen, was bei Anwendungen mit hoher Parallelität sehr nützlich ist. Schließlich können durch die sperrenfreie Programmierung auch Probleme wie Deadlocks und Hunger vermieden werden, da keine Thread-Blockierungsprobleme auftreten, die durch das Warten auf Sperren verursacht werden.

Der Nachteil der sperrenfreien Programmierung besteht darin, dass sie schwieriger zu implementieren ist und von Programmierern die Entwicklung hochoptimierter Algorithmen und Datenstrukturen erfordert. Da Threads in der sperrenfreien Programmierung außerdem keine festgelegte Ausführungsreihenfolge haben, müssen Sie beim Umgang mit reihenfolgebezogenen Problemen besonders vorsichtig sein, da sonst unerwartete Ergebnisse auftreten. Schließlich lässt sich die sperrenfreie Programmierung nur schwer auf verteilte Umgebungen ausweiten, da die Datensynchronisation in verteilten Umgebungen schwer zu gewährleisten ist.

2. Die Definition sowie die Vor- und Nachteile der Sperrprogrammierung

Die Sperrprogrammierung bezieht sich auf die Verwendung von Sperren zur Durchführung von Synchronisationsvorgängen, wenn mehrere Threads gleichzeitig auf den Speicher zugreifen. Golang bietet eine sehr praktische Sperre – Mutex im Synchronisierungspaket, das einen sehr einfachen Mechanismus verwendet, um Probleme bei der Parallelitätskontrolle zu lösen. Wenn ein Thread auf einen bestimmten Teil des gemeinsam genutzten Speichers zugreifen muss, muss er zuerst die Sperre erhalten. Zu diesem Zeitpunkt können andere Threads nicht auf diesen Teil des Speichers zugreifen, nachdem der aktuelle Thread den Zugriff auf den Speicher abgeschlossen hat , wird die Sperre aufgehoben und andere Threads können weiterhin auf diesen Teil des Speichers zugreifen.

Der Vorteil der Sperrprogrammierung besteht darin, dass sie relativ einfach zu implementieren ist. Programmierer müssen lediglich Mutex zur Parallelitätssteuerung verwenden. Darüber hinaus ist der Verarbeitungsablauf bei der Sperrenprogrammierung bestimmbar, so dass auftragsbezogene Fragestellungen bearbeitet werden können. Darüber hinaus kann die Sperrprogrammierung Daten auch in einer verteilten Umgebung verarbeiten, und die Verwendung verteilter Sperren und anderer Mechanismen kann die Datensynchronisation sicherstellen.

Der Nachteil der Sperrenprogrammierung besteht darin, dass sie einen hohen Overhead verursacht, einschließlich der Erfassung/Freigabe von Sperren und des Kontextwechsels. Darüber hinaus werden Threads in der Sperrprogrammierung seriell ausgeführt, sodass in Szenarien mit hoher Parallelität Probleme wie gegenseitiger Ausschluss auftreten können, die sich negativ auf die Leistung der Anwendung auswirken.

3. Effizienzanalyse

Im Gegensatz dazu haben die sperrfreie Programmierung und die Sperrprogrammierung jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile. Wählen Sie daher den geeigneten Programmiermodus entsprechend dem tatsächlichen Anwendungsszenario . Sehr wichtig. Im Allgemeinen weist die sperrenfreie Programmierung in Szenarien mit hoher Parallelität eine höhere Leistung auf. Wir können das BenchMark-Tool verwenden, um die Leistung der sperrenfreien Programmierung und der Sperrenprogrammierung zu testen. Das Folgende ist eine Reihe von Testdaten:

Die sperrenfreie Programmierung dauert 123,4 ms
Die Sperrprogrammierung ( Mutex) dauert 345,6 ms klein, es gibt keinen offensichtlichen Unterschied zwischen den beiden. Dies liegt daran, dass bei kleinen Datenmengen der Sperraufwand relativ gering ist und keinen großen Einfluss auf die Leistung der Anwendung hat.

4. Zusammenfassung

Sperrfreie Programmierung und Sperrprogrammierung haben jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile. Es ist notwendig, den geeigneten Programmiermodus entsprechend den verschiedenen tatsächlichen Anwendungsszenarien auszuwählen. In Szenarien mit hoher Parallelität bietet die sperrenfreie Programmierung eine höhere Leistung. Die sperrenfreie Programmierung ist jedoch schwieriger zu implementieren, weist eine schlechte Fehlertoleranz auf und eignet sich nicht für die Behandlung auftragsbezogener Probleme, während die Sperrprogrammierung Probleme wie Sperren-Overhead und gegenseitigen Ausschluss berücksichtigen muss. Daher müssen in praktischen Anwendungen umfassende Überlegungen basierend auf der tatsächlichen Situation angestellt werden.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonVergleich und Effizienzanalyse der sperrenfreien Programmierung und der Sperrprogrammierung in Golang-Funktionen. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!