一、wait-free是指什么

wait-free是指指一個(gè)線程能夠在有限步內(nèi)make progress。對(duì)于一個(gè)算法，Obstruction-freedom(無(wú)障礙)/Lock-freedom(無(wú)鎖)/Wait-freedom(無(wú)等待)，從弱到強(qiáng)描述了在并發(fā)環(huán)境下線程的演進(jìn)保證(guarantee of progress)這個(gè)屬性。換句話說(shuō)，它描述了線程隨著指令序列的執(zhí)行取得進(jìn)展(make progress)的能力。

而lock-free的意思就是：只要有task在往前走(make progress)，那總有task能往前走；wait-free的意思是，只要某個(gè)task活著，不管別人在干什么，它都一定能往前走。

為什么有l(wèi)ock就不是lock-free了，因?yàn)橹灰玫絣ock的那個(gè)task掛掉不動(dòng)了，這個(gè)系統(tǒng)就完蛋了，每個(gè)task都不能再往前走了。

Lock-free和wait-free的區(qū)別在哪，在于starvation。大部分的lock-free的算法都是基于某些競(jìng)爭(zhēng)性的原語(yǔ)的(primitives)。Starvation一般都是在有多個(gè)task競(jìng)爭(zhēng)(race)的時(shí)候，也許有一個(gè)運(yùn)氣好的task總是在贏，那么別的task就很可憐地什么都做不了了。這不是因?yàn)闆](méi)輪到他們，而只是因?yàn)樗麄冞\(yùn)氣壞。實(shí)際上整個(gè)系統(tǒng)還是在運(yùn)行的，就是那個(gè)運(yùn)氣好的task自己一直在跑，所以這不是死鎖(dead-lock)。有人把這個(gè)東西定義為live-lock，這也沒(méi)法翻譯了(總不能真翻成活鎖吧)。

很少有天然的wait-free的算法(最天然的那個(gè)，single-reader-single-writer queue大家都知道了)。新的wait-free的算法，大都是靠勝者的施舍，也就是說(shuō)有task一直贏的話，就分給輸家一點(diǎn)，讓輸家能往前動(dòng)一下。

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二、從底層去看lock-free

lock-free是一個(gè)非常底層的東西，lock-free編程需要atomic指令這個(gè)指令是cpu提供的，cpu原生的指令有非常多都是atomic的，這些指令集分為2大類，分別是store-and-load 和read-modify-write

store-and-load

這些指令用于讀，寫數(shù)據(jù)到內(nèi)存中，許多的cpu架構(gòu)都保證這些操作是原子的，比如mov

read-modify-write

有一些操作需要多個(gè)指令比如要對(duì)內(nèi)存中的一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行+1，這至少需要三個(gè)原子操作指令，雖然說(shuō)這3個(gè)原子操作是原子的，但是加一起就不是原子的了read-modify-write就是file the gap，在一個(gè)原子操作下去執(zhí)行多個(gè)操作，比如test-and-set :將1寫入到內(nèi)存的地址中，然后返回舊的值，fetch-and-add:在內(nèi)存中的值加上一個(gè)數(shù)字，然后返回老的值。