lock，free(无锁并发)是什么

锁（Lock）是多线程编程中最基本的同步机制之一，用来保护共享资源的访问。通常，一个线程需要获得锁才能访问共享资源，而其他线程则需等待锁的释放才能进行操作。锁机制虽然简单易用，但也有缺点，比如当线程过多时，锁的争用会导致性能瓶颈，而且容易引起死锁等问题。

为了解决锁机制带来的问题，人们开始探索无锁（Lock-free）并发算法。无锁并发是指不使用锁来同步多线程间的共享资源访问，而是使用其他方式保证并发正确性。

在无锁并发中，每个线程可以自由地访问共享资源，不需要获得锁。线程之间通过一些无需互斥的方式完成对共享资源的操作，比如CAS操作、原子操作等。这些操作不仅可以保证并发正确性，而且可以避免锁带来的性能瓶颈和死锁问题。

无锁并发算法的适用范围比较广泛，特别是在对锁的争用比较激烈，而且共享资源访问频繁的场景中，无锁并发可以有效地提高程序的性能。

无锁并发通常需要借助硬件的支持，比如原子操作指令、CAS指令等。这些指令可以在CPU级别上保证操作的原子性，避免并发冲突。同时，无锁并发还需要结合一些特定的算法，比如ABA算法、乐观锁算法等，来确保并发正确性。

无锁并发算法虽然相对于锁机制更高效，但也有一些缺点需要注意。比如，由于无锁算法的执行顺序是不确定的，所以在某些情况下可能会引起ABA问题等，需要结合具体场景进行使用和优化。

下面是一个无锁并发的简单案例：实现一个线程安全的栈。

```c++

template

class LockFreeStack {

private:

struct Node {

T data;

Node* next;

Node(T const& value) : data(value), next(nullptr) {}

};

std::atomic head;

public:

LockFreeStack() : head(nullptr) {}

void push(T const& data) {

auto newNode = new Node(data);

newNode->next = head.load();

while (!head.compare_exchange_weak(newNode->next, newNode));

}

std::shared_ptr pop() {

auto oldHead = head.load();

while (oldHead && !head.compare_exchange_weak(oldHead, oldHead->next));

return oldHead ? std::make_shared(oldHead->data) : std::shared_ptr();

}

};

```

在该代码中，我们使用`std::atomic`类型来保证了`head`成员变量的原子性，同时使用了`compare_exchange_weak`指令来实现CAS操作，保证了节点的插入和删除的操作都可以无锁并发进行。 如果你喜欢我们三七知识分享网站的文章， 欢迎您分享或收藏知识分享网站文章 欢迎您到我们的网站逛逛喔！https://www.37seo.cn/