C无锁(lockfree)数据结构与有锁数据结构相比，速度，性能等有何区别?

一、C无锁(lockfree)数据结构与有锁数据结构相比

在现代多核 CPU 中，提升性能的重点的不在于有锁还是无锁，而是尽可能减少核间通讯。

要减少核间通讯，就要减少写竞争，要减少写竞争，最直接的途径就是细化锁粒度，这不是一件容易的事，无锁数据结构也不是一件容易的事，好的无锁数据结构实现一般会同时细化锁粒度。比如并发队列需要几个锁？再细分一下 spsc, spmc, mpsc, mpmc，又各自需要哪些锁？

实际上，很多所谓的 LockFree 数据结构的实现，只是使用 user spin lock + yield 代替 mutex，这种锁实际上不 scale，并且不 fair，要极力避免干这种事。

LockFree 实际上仍然有锁，只是把它移到了用户代码，理想条件下，竞争应该非常罕见，锁的作用就是在这种非常罕见的情况下，保证并发程序正确地按照预期顺序执行。如果竞争率很高，那不管是有锁还是无锁，性能损失都是非常大的。

例如在 RocksDB 中，并发写 MemTable 时就使用了非常激进的 spin，导致并发写较高时大量 CPU 都浪费在 spin 上了，ToplingDB 反其道而行，把这一块改成了发生竞争时优先 wait(使用 futex)，把 cpu 让出来，起到很好的效果，避免了 CPU 的浪费。

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二、无锁数据结构的好处

主要原因： 将并发最大化。

使用基于锁的容器， 会让线程阻塞或等待； 互斥锁削弱了结构的并发性。 在无锁数据结构中， 某些线程可以逐步执行。 在无等待数据结构中， 无论其他线程当时在做什么， 每一个线程都可以转发进度。

健壮性：

如果线程在持有锁的同时死亡，那么该数据结构将永远被破坏。但是，如果线程在对无锁数据结构的操作中途中途死亡，则除了该线程的数据外，什么都不会丢失。其他线程可以正常进行。

死锁活锁问题：

死锁问题不会困扰无锁数据结构; 无等待的代码不会被活锁所困扰,因其操作执行步骤是有上限的。