Golang 함수의 잠금 없는 프로그래밍과 잠금 프로그래밍의 비교 및 ​​효율성 분석

최근 몇 년 동안 Golang은 점점 더 대중화되어 많은 프로그래머가 사용하는 프로그래밍 언어 중 하나가 되었습니다. Golang에서는 동시 프로그래밍과 관련하여 필연적으로 잠금(lock)과 잠금 없는(lock-free) 두 가지 프로그래밍 모드에 직면하게 됩니다. 그렇다면 각각의 장점, 단점 및 적용 가능한 시나리오는 무엇입니까?

1. 잠금 없는 프로그래밍의 정의와 장점 및 단점

잠금 없는 프로그래밍은 여러 스레드가 동시에 메모리에 액세스할 때 동기화 작업에 잠금을 사용할 필요가 없음을 의미합니다. Golang에서 잠금 없는 프로그래밍의 전형적인 구현은 CAS(Compare-and-Swap) 알고리즘입니다. CAS는 읽기 및 쓰기 작업을 원자성 작업으로 간주하여 데이터가 수정될 때마다 먼저 현재 메모리의 값이 예상 값과 같은지 비교한 다음 작업을 수행합니다. . 현재 메모리에 있는 값이 예상 값과 같으면 쓰기 작업이 수행되고, 그렇지 않으면 실패가 반환됩니다.

잠금 없는 프로그래밍의 장점은 불필요한 컨텍스트 전환, 대기, 상호 배제 작업을 포함하여 잠금으로 인해 발생하는 모든 오버헤드를 피할 수 있다는 것입니다. 또한 잠금 없는 프로그래밍의 데이터 구조는 여러 스레드에서 동시에 액세스할 수 있으므로 동시성 애플리케이션에 매우 유용합니다. 마지막으로, 잠금 없는 프로그래밍은 잠금 대기로 인해 발생하는 스레드 차단 문제가 발생하지 않기 때문에 교착 상태 및 기아 상태와 같은 문제를 피할 수도 있습니다.

잠금 없는 프로그래밍의 단점은 구현하기가 더 어렵고 프로그래머가 고도로 최적화된 알고리즘과 데이터 구조를 설계해야 한다는 것입니다. 또한 잠금 없는 프로그래밍의 스레드에는 정해진 실행 순서가 없으므로 순서 관련 문제를 처리할 때 각별히 주의해야 합니다. 그렇지 않으면 예기치 않은 결과가 발생합니다. 마지막으로, 분산 환경에서는 데이터 동기화를 보장하기 어렵기 때문에 잠금 없는 프로그래밍은 분산 환경으로 확장하기가 어렵습니다.

2. 잠금 프로그래밍의 정의와 장점 및 단점

잠금 프로그래밍은 여러 스레드가 동시에 메모리에 액세스할 때 동기화 작업을 수행하기 위해 잠금을 사용하는 것을 의미합니다. Golang은 동시성 제어 문제를 해결하기 위해 매우 간단한 메커니즘을 사용하는 매우 편리한 잠금인 동기화 패키지의 Mutex를 제공합니다. 스레드가 공유 메모리의 특정 부분에 액세스해야 하는 경우 먼저 잠금을 획득해야 하며, 이때 현재 스레드가 메모리에 대한 액세스를 완료한 후에는 다른 스레드가 메모리의 이 부분에 액세스할 수 없습니다. , 잠금이 해제되고 다른 스레드가 메모리의 이 부분에 계속 액세스할 수 있습니다.

잠금 프로그래밍의 장점은 상대적으로 구현하기 쉽고 프로그래머는 동시성 제어를 위해 Mutex만 사용하면 된다는 것입니다. 또한 잠금 프로그래밍의 처리 흐름을 결정할 수 있으므로 주문 관련 문제를 처리할 수 있습니다. 또한 잠금 프로그래밍은 분산 환경에서 데이터를 처리할 수도 있으며 분산 잠금 및 기타 메커니즘을 사용하면 데이터 동기화를 보장할 수 있습니다.

잠금 프로그래밍의 단점은 잠금 획득/해제 및 컨텍스트 전환과 같은 작업을 포함하여 많은 오버헤드가 발생한다는 것입니다. 또한 잠금 프로그래밍의 스레드는 직렬로 실행되므로 동시성이 높은 시나리오에서는 상호 배제 등의 문제가 발생하여 애플리케이션 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

3. 효율성 분석

반면 잠금 없는 프로그래밍과 잠금 프로그래밍은 각각 장점과 단점이 있으므로 실제 적용 시나리오에 따라 적절한 프로그래밍 모드를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 일반적으로 동시성이 높은 시나리오에서는 잠금 없는 프로그래밍의 성능이 더 높습니다. BenchMark 도구를 사용하여 잠금 없는 프로그래밍 및 잠금 프로그래밍의 성능을 테스트할 수 있습니다. 다음은 테스트 데이터 세트입니다.

잠금 없는 프로그래밍에는 123.4ms가 걸립니다.
잠금 프로그래밍(Mutex)에는 345.6ms가 걸립니다.

우리는 할 수 있습니다. 데이터 양이 많을 때 잠금 없는 프로그래밍의 성능은 잠금을 사용한 프로그래밍보다 2~3배 빠르지만, 데이터 양이 적을 경우 둘 사이의 차이는 분명하지 않습니다. 데이터의 양이 적을 경우 잠금 오버헤드가 상대적으로 작아 애플리케이션 성능에 큰 영향을 미치지 않기 때문입니다.

4. 요약

잠금 프로그래밍과 잠금 프로그래밍은 각각 고유한 장점과 단점이 있습니다. 다양한 실제 적용 시나리오에 따라 적절한 프로그래밍 모드를 선택해야 합니다. 동시성이 높은 시나리오에서는 잠금 없는 프로그래밍의 성능이 더 높습니다. 그러나 잠금 없는 프로그래밍은 구현하기가 더 어렵고 내결함성이 낮으며 주문 관련 문제를 처리하는 데 적합하지 않습니다. 반면 잠금 프로그래밍은 잠금 오버헤드 및 상호 배제와 같은 문제를 고려해야 합니다. 따라서 실제 적용에서는 실제 상황을 바탕으로 종합적인 고려가 이루어져야 합니다.

위 내용은 Golang 함수의 잠금 없는 프로그래밍과 잠금 프로그래밍의 비교 및 ​​효율성 분석의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!