lock - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

2025年7月23日

Java `Lock Coarsening` (`锁粗化`) 与 `Lock Elision` (`锁消除`) JIT 优化

各位观众，早上好啊！（如果现在是早上的话，咳咳）今天咱们来聊聊Java的“锁”事儿——不是你家门上的那把，是Java虚拟机(JVM)里的锁。更具体地说，是JVM用来“偷懒”的两种优化策略：锁粗化(Lock Coarsening)和锁消除(Lock Elision)。先声明一下，今天的内容稍微有点底层，但是我会尽量用大白话把它们讲清楚，保证大家听完之后，能像理解“中午吃啥”一样理解这些优化。一、锁：爱恨交织的小伙伴在多线程编程的世界里，锁就像是一把双刃剑。一方面，它能保证线程安全，让大家井然有序地访问共享资源，避免数据混乱。另一方面，锁也会带来性能开销，让程序运行速度变慢，就像交通堵塞一样。想象一下，你和你的小伙伴共享一个写字板（共享资源）。每次有人想在上面写字，都要先举手示意（获取锁），写完之后再放下手（释放锁），其他人才能写。如果你们频繁地举手放下，效率肯定不高。在Java中，synchronized关键字和Lock接口是实现锁的主要方式。比如： public class Counter { private int count = 0; private final Obje …

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2025年7月22日

JS `Pointer Lock API` `Raw Input`：低延迟游戏输入优化

各位，早上好（如果你们那边是早上）！或者晚上好（如果你们跟我一样是个夜猫子）。今天咱们来聊聊游戏输入优化，这可是个既让人兴奋又让人头秃的话题。咱们要讲的是 Pointer Lock API 和 Raw Input 在低延迟游戏输入优化中的应用。别害怕，听起来高大上，实际上，掌握了它们，你就能让你的游戏操作像丝般顺滑，让玩家欲罢不能！第一部分：Pointer Lock API – 鼠标去哪儿了？首先，咱们得解决一个问题：鼠标。这小东西在屏幕上乱跑，一会儿点个浏览器标签，一会儿跑到另一个窗口，简直是游戏体验的破坏者！Pointer Lock API 就是来制服它的。 1. 什么是 Pointer Lock API？简单来说，Pointer Lock API 就像给你的鼠标戴上了手铐，把它牢牢锁在游戏窗口里。鼠标指针不再可见，鼠标的移动会直接转化为 x 和 y 的增量，提供给你游戏引擎进行处理。这样，你就可以实现无限旋转视角、自由移动视角等操作，而不用担心鼠标跑到屏幕外面。 2. 如何使用 Pointer Lock API？不多说，直接上代码： const canvas …

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2025年7月15日

C++ Lock-Free 数据结构的形式化验证：数学证明其正确性

哈喽，各位好！今天咱们来聊聊一个听起来就让人头大的话题：C++ Lock-Free 数据结构的形式化验证。别害怕，虽然听起来像在解高数题，但我们会尽量用大白话把它讲明白，目标是让大家听完之后，能对这个领域有个初步的了解，甚至能撸起袖子写几行验证代码。为什么要折腾 Lock-Free？首先，咱们得搞清楚为啥要用 Lock-Free 数据结构。传统的加锁方式虽然简单粗暴，但性能瓶颈也显而易见。想象一下，一群人排队上厕所，一个人锁门，其他人干等着，效率能高吗？ Lock-Free 就像一群人一起上厕所，每个人都尽量不影响别人，这样总体效率就提高了。当然，实现起来也更复杂，更容易出BUG。特性加锁 (Lock-Based) 无锁 (Lock-Free) 并发悲观并发乐观并发阻塞会阻塞不阻塞实现难度相对简单复杂性能锁竞争时性能差锁竞争少时性能好死锁/活锁存在不存在形式化验证：不能靠感觉，要靠数学！ Lock-Free 数据结构的难点在于并发环境下各种操作的交错执行。靠肉眼检查或者简单的单元测试，很难覆盖所有可能的执行路径。这就需要形式化验证出马了。形式化验 …

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2025年7月12日

C++ `std::lock_guard` 与 `std::unique_lock`：RAII 风格的锁管理

好的，没问题。好的，让我们开始今天的讲座，主题是“C++ std::lock_guard 与 std::unique_lock：RAII 风格的锁管理”。这两个家伙是C++并发编程中管理互斥锁的利器，可以让你更安全、更方便地使用锁，避免手动加锁解锁带来的各种坑。前言：锁，并发编程中的守护神在并发编程的世界里，多线程就像一群熊孩子在抢玩具，如果没有人管着，那场面简直是一团糟。锁就像一个严厉的家长，它确保每次只有一个熊孩子能拿到玩具（访问共享资源），其他熊孩子必须乖乖排队等着。锁的存在是为了防止多个线程同时修改同一份数据，导致数据损坏或者程序行为异常。 RAII：资源获取即初始化在深入std::lock_guard和std::unique_lock之前，我们需要了解一个重要的概念：RAII（Resource Acquisition Is Initialization，资源获取即初始化）。 RAII 是一种编程技术，它将资源的获取和释放与对象的生命周期绑定在一起。简单来说，就是让对象在构造的时候获取资源，在析构的时候释放资源。这样，即使程序因为异常提前退出，资源也能得到正确 …

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2025年7月7日

C++ Lock-Free 算法的形式化验证：数学证明无锁数据结构的正确性

好的，各位观众老爷们，欢迎来到今天的“C++ Lock-Free 算法形式化验证：数学证明无锁数据结构的正确性” 讲座！我是你们的老朋友，程序猿老王。今天咱们不聊妹子，不谈人生，就来啃啃这块硬骨头——Lock-Free 算法的形式化验证。第一幕：啥是 Lock-Free？别慌，先来个小段子话说，程序界有两个帮派，一个叫“加锁帮”，一个叫“无锁派”。加锁帮规矩森严，谁想动数据，先上锁，用完再解锁，秩序井然，但效率嘛……就像老太太过马路，磨磨蹭蹭。无锁派就不一样了，个个身怀绝技，不用锁也能保证数据安全，就像武林高手，刀光剑影中取人首级，速度飞快！ Lock-Free 算法，就是无锁派的绝学之一。它保证了系统整体的持续运行，就算某个线程挂了，其他线程也能继续干活。但问题来了，不用锁，怎么保证数据安全？这就涉及到今天的主题——形式化验证。第二幕：形式化验证，高科技的证明方式形式化验证，听起来高大上，其实就是用数学方法来证明你的代码是正确的。它就像一个超级严谨的法官，任何代码都要经过它的审判，只有证明是正确的，才能放行。为啥要用形式化验证？因为 Lock-Free 算法太复杂了，人脑 …

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2025年7月7日

C++ Lock-Free 数据结构：环形缓冲区、无锁队列的实现

好的，各位观众老爷们，今天咱来聊聊C++ Lock-Free 数据结构，尤其是环形缓冲区和无锁队列。这俩玩意儿，听起来高大上，实际上就是提升并发性能的利器，用得好了，能让你的程序跑得飞起。啥是Lock-Free？首先，咱们得明白什么是Lock-Free。简单来说，传统的锁（mutex, semaphore啥的）在多线程环境下，一个线程拿着锁，其他线程就得等着，这就是阻塞。Lock-Free的意思是，即使一个线程挂掉了，其他线程也能继续执行，不会被阻塞。当然，实现起来也没那么简单，得用到原子操作，也就是CPU保证的最小的操作单元，要么全部完成，要么啥也不做。为啥要用Lock-Free？好处多多啊！避免死锁：锁用不好容易死锁，Lock-Free就没这烦恼。提高性能：减少了线程之间的竞争和上下文切换，尤其是高并发场景。容错性好：一个线程挂掉不影响其他线程。当然，Lock-Free也不是万能的，它也有缺点：实现复杂：需要对内存模型、原子操作非常熟悉，容易出错。调试困难：并发问题本来就难调试，Lock-Free更是难上加难。可能活锁：多个线程都在尝试执行，但谁也 …

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2025年7月5日

C++ 无锁编程（Lock-Free Programming）：原子操作与内存模型

C++ 无锁编程：原子操作与内存模型，一场与锁的“分手”大戏各位看官，咱们今天聊点刺激的——C++ 无锁编程。听到“无锁”俩字，是不是感觉像武侠小说里的高手，挥剑如风，不带一丝烟火气？确实，无锁编程的目标就是这么飘逸：在多线程环境下，让程序像黄河之水天上来的瀑布一样，奔腾不息，不受“锁”这种羁绊的束缚。但等等，锁可是个好东西啊！它能保证共享数据的一致性，防止多个线程争抢资源导致数据混乱。那为什么要跟锁“分手”呢？原因很简单，锁这玩意儿，虽然安全可靠，但效率不高。想象一下，高速公路上收费站，虽然井然有序，但总免不了堵车。锁就像收费站，线程必须排队等待，才能访问共享资源。这就导致了上下文切换、线程挂起等开销，严重影响程序的性能。所以，为了追求极致的性能，我们就要尝试拥抱无锁编程。但这可不是一件容易的事儿，搞不好就会掉进“数据不一致”的深坑。原子操作：无锁编程的“独门秘籍” 想要玩转无锁编程，首先要掌握一项核心技能——原子操作。啥是原子操作？简单来说，就是不可分割的操作。就像孙悟空的金箍棒，要么不砸，要砸就一棍子到底，中间不会停顿。在多线程环境下，原子操作可以保证某个操作 …

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2025年6月6日

云供应商锁定（Vendor Lock-in）的细微之处与多云规避技术

云端漫游指南：如何优雅地摆脱云供应商的“温柔陷阱” 各位看官，大家好！我是你们的老朋友，一位在代码海洋里摸爬滚打多年的老码农。今天，咱们不聊高大上的架构，不谈深奥的算法，而是要聊聊一个稍微有点“隐私”，但又不得不面对的问题：云供应商锁定（Vendor Lock-in）。说起云，那真是好东西！就像一个巨大的共享仓库，你想要什么资源，按需取用，方便快捷，省时省力。然而，就像租房一样，住久了，你会发现房东开始对你的生活指手画脚，想搬走？没那么容易！这就是云供应商锁定的威力。什么是云供应商锁定？简单来说，云供应商锁定就是当你过度依赖某个云供应商的特定服务、技术或工具时，迁移到其他云平台或本地环境的成本变得异常高昂，甚至是不可能完成的任务。就像你爱上了一家饭店的招牌菜，结果发现这道菜只有这家店有，而且店里的服务员个个鼻孔朝天，爱吃不吃！😱 为什么云供应商锁定如此可怕？云供应商锁定就像温水煮青蛙，一开始你可能觉得没什么，甚至觉得方便快捷。但时间一长，你会发现自己陷入了以下几个困境：丧失议价能力：你就像砧板上的肉，只能任由云供应商宰割，价格上涨、服务质量下降，你也只能默默忍受。创新受限 …

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2025年6月6日

理解云供应商锁定（Vendor Lock-in）与规避策略

好的，各位云端漫游者们，欢迎来到今天的“云端生存指南”讲座！我是你们的向导，一位在云海中摸爬滚打多年的老水手，今天咱们要聊聊一个让无数开发者闻风丧胆，又不得不面对的难题：云供应商锁定（Vendor Lock-in）。想象一下，你精心打造了一艘宇宙飞船（你的应用程序），一开始，它停泊在一个风景如画的港口（某个云平台）。这个港口服务周到，设施先进，你很快就爱上了这里，把飞船的每一个部件都改造成了适配这个港口的特殊规格。然而，好景不长，港口开始漫天要价，甚至还限制你的飞船只能使用他们的专属燃料。这个时候，你才意识到，你被“锁”在这个港口里了，想离开？代价巨大！这就是云供应商锁定的残酷现实：当你的应用程序、数据或基础设施与特定的云供应商紧密绑定，以至于迁移到其他云平台或自建环境变得极其困难和昂贵时，你就陷入了供应商锁定的泥潭。那么，我们今天就来深入剖析这个“锁定”的机制，以及如何巧妙地避开这些陷阱，成为云端真正的自由水手！一、云供应商锁定：甜蜜的陷阱？云供应商锁定并非一无是处，它就像一颗包裹着糖衣的炮弹。一开始，它会让你感到无比的舒适和便捷。便捷性与效率：云供应商提供的各种托管服 …

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