Comparaison et analyse de l'efficacité de la programmation sans verrouillage et de la programmation de verrouillage dans les fonctions Golang

Ces dernières années, Golang est devenu de plus en plus populaire et est devenu l'un des langages de programmation utilisés par de nombreux programmeurs. Dans Golang, lorsqu'il s'agit de programmation simultanée, nous serons inévitablement confrontés à deux modes de programmation : verrouillé et sans verrouillage. Alors, quels sont leurs avantages, inconvénients et scénarios applicables respectifs ?

1. La définition, les avantages et les inconvénients de la programmation sans verrouillage

La programmation sans verrouillage signifie que lorsque plusieurs threads accèdent à la mémoire simultanément, il n'est pas nécessaire d'utiliser des verrous pour les opérations de synchronisation. L'implémentation classique de la programmation sans verrouillage dans Golang est l'algorithme CAS (Compare-and-Swap). CAS peut être considéré comme un verrou de concurrence optimiste. Il place les opérations de lecture et d'écriture dans une opération atomique. Chaque fois que les données sont modifiées, il comparera d'abord si la valeur dans la mémoire actuelle est égale à la valeur attendue, puis effectuera l'opération. . Si la valeur actuellement en mémoire est égale à la valeur attendue, l'opération d'écriture est effectuée, sinon un échec est renvoyé.

L'avantage de la programmation sans verrouillage est qu'elle peut éviter toute la surcharge causée par les verrouillages, y compris les changements de contexte inutiles, les attentes et les opérations d'exclusion mutuelle. De plus, les structures de données de la programmation sans verrouillage sont accessibles simultanément par plusieurs threads, ce qui est très utile dans les applications hautement concurrentes. Enfin, la programmation sans verrouillage peut également éviter des problèmes tels que les blocages et la famine, car les problèmes de blocage de threads causés par l'attente des verrous ne se produiront pas.

L'inconvénient de la programmation sans verrouillage est qu'elle est plus difficile à mettre en œuvre et oblige les programmeurs à concevoir des algorithmes et des structures de données hautement optimisés. De plus, étant donné que les threads de la programmation sans verrouillage n'ont pas d'ordre d'exécution déterminé, vous devez être très prudent lorsque vous traitez des problèmes liés à l'ordre, sinon des résultats inattendus se produiront. Enfin, la programmation sans verrouillage est difficile à étendre aux environnements distribués car la synchronisation des données dans les environnements distribués est difficile à garantir.

2. La définition et les avantages et inconvénients de la programmation des verrous

La programmation des verrous fait référence à l'utilisation de verrous pour effectuer des opérations de synchronisation lorsque plusieurs threads accèdent à la mémoire simultanément. Golang fournit un verrou très pratique - Mutex dans le package de synchronisation, qui utilise un mécanisme très simple pour résoudre les problèmes de contrôle de concurrence. Lorsqu'un thread doit accéder à une certaine partie de la mémoire partagée, il doit d'abord obtenir le verrou. À ce stade, les autres threads ne pourront pas accéder à cette partie de la mémoire une fois que le thread actuel aura terminé l'accès à la mémoire. , le verrou sera libéré et les autres threads pourront continuer à accéder à la mémoire.

L'avantage de la programmation de verrouillage est qu'elle est relativement facile à mettre en œuvre et que les programmeurs n'ont qu'à simplement utiliser Mutex pour le contrôle de concurrence. De plus, le flux de traitement dans la programmation des serrures est déterministe, ce qui permet de résoudre les problèmes liés à l'ordre. De plus, la programmation des verrous peut également traiter les données dans un environnement distribué, et l'utilisation de verrous distribués et d'autres mécanismes peut garantir la synchronisation des données.

L'inconvénient de la programmation des verrous est qu'elle introduit beaucoup de frais généraux, notamment des opérations telles que l'acquisition/libération du verrou et le changement de contexte. De plus, les threads de la programmation de verrouillage sont exécutés en série, de sorte que des problèmes tels qu'une exclusion mutuelle peuvent survenir dans des scénarios à forte concurrence, affectant ainsi les performances de l'application.

3. Analyse d'efficacité

En revanche, la programmation sans verrouillage et la programmation avec verrouillage ont chacune leurs propres avantages et inconvénients, il est donc très important de choisir le mode de programmation approprié en fonction des scénarios d'application réels. De manière générale, dans les scénarios à forte concurrence, la programmation sans verrouillage offre des performances plus élevées. Nous pouvons utiliser l'outil BenchMark pour tester les performances de la programmation sans verrouillage et de la programmation avec verrouillage. Voici un ensemble de données de test :

La programmation sans verrouillage prend 123,4 ms
La programmation avec verrouillage (Mutex) prend 345,6 ms

Nous pouvons. voyez que dans Lorsque la quantité de données est importante, les performances de la programmation sans verrouillage sont 2 à 3 fois plus rapides que la programmation utilisant des verrous, mais lorsque la quantité de données est faible, la différence entre les deux n'est pas évidente. En effet, lorsque la quantité de données est faible, la surcharge de verrouillage est relativement faible et n'aura pas un grand impact sur les performances de l'application.

4. Résumé

La programmation sans verrouillage et la programmation avec verrouillage ont chacune leurs propres avantages et inconvénients. Il est nécessaire de choisir le mode de programmation approprié en fonction des différents scénarios d'application réels. Dans les scénarios à forte concurrence, la programmation sans verrouillage offre des performances plus élevées. Cependant, la programmation sans verrouillage est plus difficile à mettre en œuvre, a une faible tolérance aux pannes et n'est pas adaptée au traitement des problèmes liés aux commandes, tandis que la programmation des verrouillages doit prendre en compte des problèmes tels que la surcharge de verrouillage et l'exclusion mutuelle. Par conséquent, dans les applications pratiques, des considérations globales doivent être prises en compte sur la base de la situation réelle.

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