Question

我无法理解任何数据结构如何“非阻塞”。

假设您正在制作“非阻塞”哈希表。在某些时候，你的哈希表太满了，所以你必须重新哈希到一个更大的表中。

这意味着您需要分配内存，这是一种全局资源。因此，似乎您必须获取某种锁以防止堆的全局损坏...无论您的数据结构本身可能出现什么问题！
但那意味着在分配内存时，每个其他线程都必须阻塞...

我在这里想念的是什么？（如何）你可以在不阻塞正在做同样的另一个线程的情况下分配内存吗？

Answer 1

非阻塞设计的两个示例是optimistic design和Transactional Memory。

这个想法是 - 在大多数情况下，阻塞是多余的 - 因为两个OP可以同时发生而不会相互中断。但是，有时当两个OP同时发生并且数据因此而损坏时 - 您可以回滚到之前的状态，然后重试。

这些设计中可能仍然存在锁定，但数据被锁定的时间明显更短，并且仅限于发生OP影响的关键时间。

Answer 2

仅针对某些定义，其他信息以及区分非阻止，无锁和等待条款，我建议阅读以下文章（我不会在这里复制相关段落，因为它太长了）：

Definitions of Non-blocking, Lock-free and Wait-free

Answer 3

大多数策略都有一个共同的基本模式。他们在循环中使用compare and swap (CAS)操作，直到成功为止。

例如，让我们考虑使用链表实现的堆栈。我选择了一个链表实现，因为很容易与CAS并发，但还有其他方法可以实现。我将使用类似C的伪代码。

Push(T item)
{
  Node node = new Node(); // allocate node memory
  Node initial;
  do
  {
    initial = head;
    node.Value = item;
    node.Next = initial;
  }
  while (CompareAndSwap(head, node, initial) != initial);
}

Pop()
{
  Node node;
  Node initial;
  do
  {
    initial = head;
    node = initial.Next;
  }
  while (CompareAndSwap(head, node, initial) != initial);
  T value = initial.Value;
  delete initial; // deallocate node memory
  return value;
}

在上面的代码中，CompareAndSwap是一个非阻塞的原子操作，它用一个新值替换内存地址中的值并返回旧值。如果旧值与预期值不匹配，则旋转循环并再次尝试。

Answer 4

所有non-blocking意味着你永远不会无限期地等待，而不是你永远不会等待。只要您的堆也使用非阻塞算法实现，您可以在其上实现其他非阻塞算法。

“非阻塞”数据结构如何可能？

4 个答案: