Java 并发中的 MCS Lock：终结自旋锁的缓存行竞争 各位朋友，大家好。今天我们来聊聊 Java 并发中的一个重要锁机制——MCS Lock。在深入 MCS Lock 之前，我们先回顾一下为什么要关注锁，以及传统自旋锁存在的问题。 锁：并发控制的基石 在多线程环境下，多个线程可能会同时访问共享资源。如果没有适当的控制机制，就会出现数据不一致、竞态条件等问题。锁的作用就是协调多个线程对共享资源的访问，保证在同一时刻只有一个线程可以访问该资源，从而保证数据的一致性和程序的正确性。 自旋锁：忙等待的策略 自旋锁是一种乐观的锁策略。当一个线程尝试获取锁时，如果锁已经被其他线程持有，它不会立即进入阻塞状态，而是不断地循环检查锁是否可用，直到获取锁为止。这种循环检查的过程被称为“自旋”。 自旋锁的优点在于，如果锁的持有时间很短，线程就可以快速获取锁，避免了线程切换的开销。但是，自旋锁也存在一些问题： 浪费 CPU 资源： 如果锁的持有时间很长，自旋的线程会一直占用 CPU 资源，导致 CPU 使用率升高。 优先级反转： 如果一个低优先级的线程持有了锁，而一个高优先级的线程在自旋等待锁的释放 …
Java并发编程中的无锁（Lock-Free）队列设计：CAS操作与内存回收挑战
Java并发编程中的无锁（Lock-Free）队列设计：CAS操作与内存回收挑战 大家好，今天我们来深入探讨Java并发编程中一个重要的主题：无锁（Lock-Free）队列的设计。在多线程环境下，队列是一种常见的数据结构，用于在线程之间传递数据。传统的队列实现通常依赖于锁机制来保证线程安全，但锁机制在高并发场景下容易引起性能瓶颈。因此，无锁队列作为一种替代方案，受到越来越多的关注。 1. 为什么选择无锁队列？ 在深入代码之前，我们先来了解一下为什么要在并发场景下考虑无锁队列： 特性 锁（Lock-Based）队列 无锁（Lock-Free）队列 阻塞 线程在获取锁失败时会被阻塞。 线程不会被阻塞，而是不断重试操作，直到成功。 性能 锁的竞争会导致上下文切换，降低性能。 避免了锁的竞争，潜在地提高了并发性能。 死锁 可能出现死锁情况，需要谨慎设计。 避免了死锁问题。 优先级反转 可能出现优先级反转问题。 通常不会出现优先级反转问题。 复杂性 相对简单，易于理解和实现。 实现复杂，需要仔细考虑各种并发情况。 适用场景 竞争不激烈的场景。 高并发、低延迟要求的场景。 总的来说，无锁队列的优势 …
Java无锁队列/栈（Lock-Free）：基于CAS与ABA问题的解决方案
Java无锁队列/栈：基于CAS与ABA问题的解决方案 各位同学，大家好。今天我们来探讨一个并发编程中非常重要的主题：Java中的无锁队列和栈，以及围绕它们的核心技术：CAS操作和ABA问题。并发编程的难点在于如何安全地共享资源，而传统的锁机制虽然简单易懂，但在高并发场景下会造成线程阻塞，降低系统性能。无锁数据结构正是为了解决这个问题而诞生的。 1. 并发编程的挑战与锁的局限性 在多线程环境下，多个线程同时访问和修改共享数据，如果不加以控制，就会出现数据竞争，导致程序结果不可预测。为了保证数据的一致性和完整性，我们通常会使用锁机制，例如synchronized关键字或者ReentrantLock。 锁机制的核心思想是：在访问共享资源之前，线程必须先获取锁，访问完毕后再释放锁。这样，同一时刻只有一个线程能够访问被锁保护的资源，从而避免了数据竞争。 然而，锁机制也存在一些局限性： 阻塞: 当一个线程试图获取已经被其他线程持有的锁时，它会被阻塞，进入等待状态。阻塞会导致线程上下文切换，消耗CPU资源。 死锁: 当多个线程互相持有对方需要的锁时，就会发生死锁，导致所有线程都无法继续执行。 优先 …
如何使用`asyncio`进行`并发`爬虫，并解析`Semaphore`和`Lock`的`用法`。
好的，下面开始我们的关于使用asyncio进行并发爬虫，并解析Semaphore和Lock用法的讲座。 并发爬虫与asyncio 传统的爬虫往往采用串行方式，即一个网页下载完成后再下载下一个。这种方式效率低下，尤其是在网络延迟较高的情况下。并发爬虫则可以同时下载多个网页，从而显著提高效率。 asyncio 是 Python 内置的异步 I/O 框架，它允许我们编写并发代码，而无需使用线程或进程。它基于事件循环，通过协程 (coroutines) 实现并发。 为什么选择 asyncio？ 轻量级： 协程比线程更轻量级，创建和切换的开销更小。 单线程： asyncio 在单线程中运行，避免了线程锁带来的复杂性。 I/O 密集型任务： 爬虫是典型的 I/O 密集型任务，大部分时间都在等待网络响应，asyncio 正是为此类任务设计的。 asyncio 基础 在深入并发爬虫之前，我们需要了解 asyncio 的一些基本概念： 事件循环 (Event Loop): asyncio 的核心，负责调度协程的执行。 协程 (Coroutine): 使用 async def 定义的函数，可以暂停和恢复执 …
MySQL函数：`IS_FREE_LOCK()`检查指定名称的锁是否空闲。
MySQL中的锁空闲状态检查：IS_FREE_LOCK()函数详解 大家好，今天我们来深入探讨MySQL中的IS_FREE_LOCK()函数。这个函数在并发控制和资源管理中扮演着重要的角色，它可以帮助我们判断一个命名锁是否可用，从而避免不必要的阻塞和死锁。我们将从基本概念入手，逐步分析其用法、内部机制以及实际应用场景。 命名锁的基本概念 在深入了解IS_FREE_LOCK()之前，我们需要先理解什么是命名锁。MySQL提供了一种称为“命名锁”（Name Lock）的机制，允许用户通过指定一个字符串名称来获取和释放锁。这种锁与特定的表或行无关，而是与一个字符串名称关联。这使得命名锁非常灵活，可以用于控制对任何共享资源的访问，而不仅仅是数据库表。 命名锁主要通过以下两个函数进行操作： GET_LOCK(name, timeout): 尝试获取名为name的锁。如果锁可用，则立即获取并返回1。如果锁已被占用，则等待最多timeout秒。如果在超时时间内获取到锁，则返回1；如果超时后仍未获取到锁，则返回0。如果发生错误（例如，内存不足），则返回NULL。 RELEASE_LOCK(name): …
MySQL函数：`GET_LOCK()`与`RELEASE_LOCK()`在 MySQL 中实现分布式锁的机制。
MySQL分布式锁：GET_LOCK()与RELEASE_LOCK()的深度剖析 大家好，今天我们深入探讨MySQL提供的两个核心函数：GET_LOCK()和RELEASE_LOCK()，它们为我们在分布式环境中实现锁机制提供了强大的工具。我们将从原理、用法、注意事项、以及实际应用场景等方面进行详细的讲解，并结合具体代码示例，帮助大家理解如何在项目中有效地使用它们。 一、分布式锁的必要性 在单体应用时代，线程锁或者进程锁足以解决并发问题。但在分布式环境下，多个服务实例同时运行，共享相同的资源，传统的锁机制无法跨进程生效，这就引入了分布式锁的概念。分布式锁的目的是确保在同一时刻，只有一个服务实例可以访问或修改某个共享资源，从而避免数据不一致性、资源竞争等问题。 二、GET_LOCK()和RELEASE_LOCK()：MySQL提供的锁机制 MySQL提供了一组内置函数用于实现用户级别的锁，其中GET_LOCK()和RELEASE_LOCK()是最常用的两个。 GET_LOCK(str, timeout): 尝试获取一个名为str的锁，timeout指定等待锁释放的最大秒数。如果锁成功获取 …
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`innodb_lock_wait_timeout` 的最佳实践：如何平衡`并发性`与`用户体验`？
好的，我们开始今天的讲座，主题是 innodb_lock_wait_timeout 的最佳实践，以及如何在并发性和用户体验之间取得平衡。 引言：锁，并发与用户体验的三角关系 在任何高并发的数据库系统中，锁机制都是保证数据一致性的基石。InnoDB 作为 MySQL 的默认存储引擎，提供了行级锁机制。然而，锁的使用也引入了新的问题：当一个事务持有锁时，其他事务如果需要访问相同的数据，就必须等待锁的释放。长时间的等待会导致用户体验下降，甚至引发应用程序崩溃。 innodb_lock_wait_timeout 参数正是用来控制这种等待时间的。它定义了 InnoDB 事务在尝试获取行锁时，允许等待的最大秒数。如果超过这个时间，事务仍然无法获取锁，InnoDB 将会回滚该事务，并返回一个错误。 因此，调整 innodb_lock_wait_timeout 参数实际上是在并发性（允许更多事务同时运行）和用户体验（避免长时间等待）之间寻找一个微妙的平衡点。设置过小，会导致大量的事务回滚，降低吞吐量；设置过大，会导致用户长时间等待，影响响应速度。 理解锁等待的根本原因 要优化 innodb_lock_ …
如何通过 `innodb_locks` 和 `innodb_lock_waits` 表实时监控`锁`竞争与`等待`情况？
MySQL 锁竞争与等待的实时监控：innodb_locks 和 innodb_lock_waits 表深度解析 大家好，今天我们来深入探讨如何利用 innodb_locks 和 innodb_lock_waits 这两个重要的 MySQL Information Schema 表，来实时监控 InnoDB 存储引擎中的锁竞争与等待情况。锁是数据库并发控制的关键机制，理解和监控锁的行为对于诊断性能瓶颈、优化数据库应用至关重要。 1. 锁的概念回顾与重要性 在多用户并发访问数据库时，为了保证数据的一致性和完整性，数据库系统需要采用锁机制来控制对共享资源的访问。锁可以防止多个事务同时修改同一份数据，避免出现数据冲突和丢失。 InnoDB 存储引擎实现了多种类型的锁，包括： 共享锁 (Shared Lock, S Lock): 允许持有锁的事务读取数据，但不允许修改。多个事务可以同时持有同一份数据的共享锁。 排他锁 (Exclusive Lock, X Lock): 允许持有锁的事务读取和修改数据，其他事务不能持有同一份数据的共享锁或排他锁。 意向锁 (Intention Lock, I L …
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`Gap Lock` 与 `Next-Key Lock` 的底层原理：它们如何解决 `幻读` 问题，并对性能产生何种影响？
Gap Lock 与 Next-Key Lock：幻读克星与性能权衡 大家好，今天我们来聊聊数据库并发控制中非常重要的两个概念：Gap Lock 和 Next-Key Lock。它们是 MySQL InnoDB 引擎为了解决幻读问题而引入的，但同时也对数据库的性能产生了一定的影响。我们将深入探讨它们的底层原理、如何解决幻读，以及对性能的影响，并结合实际例子进行分析。 1. 什么是幻读？ 在深入了解 Gap Lock 和 Next-Key Lock 之前，我们先来回顾一下什么是幻读。幻读是指在同一事务中，两次执行同样的查询，但第二次查询的结果集中出现了在第一次查询时不存在的记录。这种情况通常发生在并发的插入操作中。 举例说明： 假设我们有一个products表，结构如下： CREATE TABLE products ( id INT PRIMARY KEY, name VARCHAR(255), price DECIMAL(10, 2) ); INSERT INTO products (id, name, price) VALUES (1, ‘Product A’, 10.00), (2 …
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深入 `InnoDB` 的 `Locking Subsystem`：`Lock Struct`、`Wait Struct` 和 `Lock Heap` 的内部结构。
InnoDB Locking Subsystem 内幕：Lock Struct、Wait Struct 与 Lock Heap 大家好，今天我们深入探讨 InnoDB 存储引擎的锁定子系统，聚焦于三个核心概念：Lock Struct、Wait Struct 和 Lock Heap。理解这些内部结构对于优化数据库性能、诊断死锁问题至关重要。 1. Lock Struct：锁的本质 Lock Struct 是 InnoDB 中用于表示一个锁的核心数据结构。它包含了锁的类型、锁定的对象、以及持有或等待该锁的事务信息。简单来说，Lock Struct 定义了“谁在什么对象上持有或等待什么类型的锁”。 让我们看一下 Lock Struct 的主要成员变量（简化版，实际的定义更复杂）： 成员变量 数据类型 描述 lock_mode enum 锁的模式，如 LOCK_IS (意向共享锁), LOCK_IX (意向排他锁), LOCK_S (共享锁), LOCK_X (排他锁), LOCK_REC_NOT_GAP (记录锁，但允许间隙锁) 等。 lock_type enum 锁的类型，如 LOCK_T …
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