Language
Country/Area
No result found
交易性记忆与传统锁的较量：谁才是多线程的最佳伙伴？
在当今的计算机科学与工程中，随着多线程程式设计的日益普及，如何有效地控制对共享资源的访问已成为重中之重。传统的锁机制虽然有效，但也带来了许多问题，例如死锁和性能瓶颈。相比之下，交易性记忆为解决这些问题提供了一种全新的潜在方法，下面将深入探讨这种机制与传统锁之间的较量。
交易性记忆的优势
交易性记忆是一种旨在简化多线程编程的机制，它通过允许一组加载和储存指令以原子方式执行，来控制对共享记忆的访问。这种抽象机制使得程式设计师可以更轻松地处理多线程环境，因为它不再需要显式标识锁或确定获取锁的顺序。
交易性记忆的设计理念是允许线程在最小的干扰下并行运行，实现最佳的并行性能。
与基于锁的同步机制相比，当检测到冲突时，交易可以恢复到其初始状态。这种方式让程式设计师不必担心死锁的问题，也简化了错误检查的过程。
如何运作
在交易性记忆中，交易（transaction）是一组可以执行并提交更改的操作，条件是没有冲突发生。当冲突被检测到时，操作将被撤回，并且该交易将重新运行，直到所有冲突消失为止。这种机制允许在低冲突的环境中实现更高的性能。
在交易性记忆中，程式的正确实现确保了数据在不经过交易的情况下无法在线程之间共享。
即使如此，交易性记忆仍然有限，它要求有共享记忆的抽象，并且在执行长交易时也可能面临资源竞争和活锁的问题，这意味着即使不会发生死锁，程式仍然可能因为不必要的重试而过度消耗时间与资源。
硬件与软件的折冲
交易性记忆的实现可以分为硬件和软件两种方式。硬件交易性记忆系统通常需要处理器、快取和总线协议的修改，以支持交易的执行。这些系统能够在提交之前缓冲操作的临时值，并确保这些值在提交时间前不会被其他线程看到。
相比之下，软件交易性记忆则依赖于程式运行时库，这要求最小的硬件支持，通常仅需一个原子比较和交换操作。
然而，软件实现通常会带来性能损失，因此在许多情况下，硬件解决方案仍然优于软件版本。随着技术的发展，越来越多的硬件加速技术被引入以减少软件交易性记忆的性能开销。
交易性记忆的历史
交易性记忆的早期实现之一是在Transmeta的Crusoe和Efficeon处理器中的门控储存缓冲器。尽管这些系统主要用于促进二进制翻译的投机性优化，但这并不是直接面向程式设计师的多线程支持。 IBM所推出的Blue Gene/Q则在2011年提供了对交易性记忆的硬件支持，这是相对较新的一步。
除了商业实现，学术界对于交易性记忆的研究也持续不断，并已发展出多种模型和实现方式。
随着技术进步，交易性记忆系统在许多最新的处理器中得到了实现，但一般来说，其商业应用仍然受到限制。
展望未来
无论是交易性记忆还是传统锁，两者各有优缺点。在当前的技术发展环境中，研究者和工程师们不断探索各种方法，以期达到更高的性能与更低的错误率。然而，随着需求的变化，这场较量的结果仍然不明。
在考虑未来的并行编程设计时，您认为交易性记忆能否真正取代传统锁的地位，成为多线程编程中的首选方案呢？
