多处理器编程：无锁堆栈

Question

为了准备即将到来的并发系统考试，我正在尝试完成教科书“多处理器编程的艺术”中的一些问题。有一个问题困扰着我：

练习 129：在 LockFreeStack 对象中使用相同的共享 BackOff 对象进行压入和弹出是否有意义？我们还能如何在 EliminationBackOffStack 中构建空间和时间的退避？

这个问题让我很烦恼，因为我首先想到的是它没有意义，因为退避对象所做的只是让进程等待，所以为什么不共享它呢？问题的第二部分完全让我困惑，非常欢迎任何帮助。

LockFreeStack的代码：

public class LockFreeStack<T> {

    AtomicReference<Node> top = new AtomicReference<Node>(null);

    static final int MIN_DELAY = ...;
    static final int MAX_DELAY = ...;
    Backoff backoff = new Backoff(MIN_DELAY, MAX_DELAY);

    protected boolean tryPush(Node node) {
        Node oldTop = top.get();
        node.next = oldTop;
        return(top.compareAndSet(oldTop, node));
    }

    public void push(T value) {
        Node node = new Node(value);
        while (true) {
            if (tryPush(node)) {
                return;
            } else {
                backoff.backoff();
            }
        }
    }

Answer 1

不确定我的漫谈是否有帮助，但无论如何我都会按“发布”按钮。

答案取决于 backoff() 的实现。由于这里的目标是避免同步，因此不会有任何本地存储——可能有一些在ThreadLocal中。如果退避算法使用随机发生器，它也需要可重入。因此，您很可能能够在pop和push之间共享它——现在您愿意吗？由于push和pop都试图改变top引用，所以如果退避给连续线程提供截然不同的数字，那就太好了。关于push 和pop 是否存在更多争议？我们是否需要更积极地放弃其中一种方法？如果这是一个通用堆栈，那么您将不知道。

至于如何“重组”退避，我也不确定。您能否利用成功的推送或弹出作为减少退避时间的机会？随机退避等待与 ThreadLocal 分配的序列中的素数之间有何区别？

Answer 2

从同步的角度来看第一个问题，我相信允许相同的 BackOff 对象用于推送和弹出是有意义的。不管这个类的实现如何。这样做的原因是，如果我们有一个堆栈，我们必须在向堆栈中删除和添加项目时保持一致的状态。但是，如果我们只是进行查看（查看第一个元素或堆栈顶部），那么我们可能有多个 BackOff 对象查看它，因为读取不应锁定数据有问题的来源。第二个问题将要求发布该类的代码。

Answer 3

在这种情况下使用退避就太过分了。

任何现实世界的应用程序都应该花费更多的时间来处理节点，而不是将事物推入和推出堆栈。相比之下，堆栈操作应该非常短。由此可见，两个线程极不可能同时访问堆栈。但是，有时会发生这种情况，因此您需要编写正确的代码。

public void push(T value) { 
   Node node = new Node(value); 
   while (!tryPush(node)) 
       backoff.backoff(); 
 } 

恕我直言：可以缩短为

public void push(T value) { 
   Node node = new Node(value); 
   while (!tryPush(node));
}