Verrouillage des conflits et solutions de verrouillage en C++

Avec le développement continu du domaine informatique et les exigences croissantes des applications, la programmation multithread est devenue un moyen technique indispensable. Dans le processus de programmation multithread, une concurrence de verrouillage est souvent rencontrée. La concurrence entre les verrous est provoquée par la concurrence de plusieurs threads pour le même verrou. Dans un environnement à forte concurrence, elle peut entraîner une dégradation des performances du programme, un blocage et d'autres problèmes. Cet article présentera le problème de conflit de verrouillage et sa solution en C++.

1. Problème de concurrence de verrouillage

Dans la programmation multi-thread, le verrouillage est un moyen technique pour réaliser la synchronisation des threads et est utilisé pour garantir l'ordre d'accès aux ressources partagées par plusieurs threads. Dans le code, lors de l'utilisation de verrous, ils sont généralement encapsulés à l'aide de conteneurs STL tels que std::mutex ou std::lock_guard pour éviter les omissions lors du fonctionnement manuel des verrous.

Cependant, les verrous peuvent également causer certains problèmes, le plus courant étant le conflit de verrouillage. La concurrence de verrouillage se produit lorsque plusieurs threads sont en compétition pour la même ressource de verrouillage, ce qui peut entraîner des problèmes de performances ou des problèmes de blocage dans le programme.

Le problème de la concurrence par verrouillage peut être résolu grâce aux solutions suivantes :

2. Solution de concurrence sans verrouillage

La solution de concurrence sans verrouillage consiste à éviter l'utilisation de verrous en concevant des algorithmes ou des structures de données, afin d'éviter le but de la compétition de verrouillage. L’avantage de cette solution est qu’elle permet d’éviter les problèmes de performances causés par la concurrence des verrous. Cependant, la solution de compétition sans verrouillage est plus difficile à mettre en œuvre, la quantité de code est relativement importante et elle nécessite également certaines exigences en matière de capacité et d'expérience du programmeur.

3. Schéma de compétition d'attente cyclique

Le schéma de compétition d'attente cyclique signifie que lorsqu'un thread demande un verrou, si le verrou est déjà occupé par d'autres threads, il attendra que le verrou soit libéré. L'avantage de cette solution est qu'elle peut résoudre le problème de la concurrence des verrous, mais elle entraînera des problèmes de blocage.

4. Schéma de verrouillage récursif

Le schéma de verrouillage récursif signifie que lorsqu'un thread demande un verrou, si le thread possède déjà la ressource de verrouillage, il n'a pas besoin d'attendre et peut accéder directement à la section critique. L’avantage de cette solution est qu’elle est simple et facile à utiliser et permet d’éviter les problèmes de blocage.

5. Schéma de verrouillage en lecture-écriture

Le schéma de verrouillage en lecture-écriture fait référence à la distinction des ressources de verrouillage entre la lecture et l'écriture via des verrous en lecture et en écriture peuvent exister en même temps, mais un seul thread peut effectuer l'écriture. opérations en même temps. L'avantage de cette solution est qu'elle peut améliorer les performances des opérations de lecture, mais elle doit être sélectionnée en fonction de scénarios d'application spécifiques.

6. Résumé

La compétition de verrouillage est un problème courant dans la programmation multithread et affectera les performances et la stabilité du programme. Pour ce problème, nous pouvons le résoudre en choisissant des verrous appropriés et des solutions de contention de verrous. Dans le processus de programmation réel, la sélection doit être effectuée sur la base de scénarios d'application spécifiques afin de minimiser l'impact de la concurrence de verrouillage sur les performances du programme.

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