就实际的低级原子指令和内存栅栏（我假设它们已被使用）而言，您如何实现 STM？
对我来说神秘的部分是，给定一些任意代码块，您需要一种方法来返回并确定每个步骤中使用的值是否有效。你如何做到这一点，以及如何有效地做到这一点？这似乎也表明，就像任何其他“锁定”解决方案一样，您希望您的关键部分尽可能小（以减少冲突的可能性），对吗？
此外，STM 是否可以简单地检测“另一个线程在执行计算时进入该区域，因此计算无效”或者它是否可以实际检测是否使用了破坏值（因此幸运的是，有时两个线程可能同时执行相同的关键部分而没有需要回滚）？
有些论文可能真的很难阅读，但有两篇非常清晰简洁：
Transactional Locking II，Dave Dice，Ori Shalev，Nir Shavit，它用任何语言描述了“TL2”STM 算法。
Deuce：Java 中的非侵入性软件事务内存，Guy Korland，Nir Shavit，Pascal Felber，解释了加载时间类转换器，它将常规 Java 类转换为内存中的类，这些类具有额外的字节码来执行 STM。这与该问题相关，因为该论文解释了如何将没有 STM 的代码机械地转换为在任何 OO 语言中执行 STM 的代码。
Deuce 框架允许您插入您希望使用的实际算法；包括TL2算法。由于 Deuce 框架是 Java，以下讨论使用 Java 术语，但仅假设您使用 OO 语言编写。
下面将概述 TL2 方法。这些论文有替代方法的链接，但研究一种算法可以回答很多问题。
你如何实现STM？对我来说神秘的部分是，给定一些任意代码块，您需要一种方法来返回并确定每个步骤中使用的值是否有效。
关于 TL2 如何处理 STM 的一个简短答案是“簿记”，然后仅在提交时使用写锁。阅读论文以获取详细信息，但板刷轮廓如下。您可以在原始代码中使用的每个属性都有一个 getter 和 setter。在转换后的代码中，还会有属性的版本号和添加到 getter 和 setter 的附加代码。您需要将您在事务中读取的每个属性的版本记录为事务“读取集”。您可以通过让每个 getter 将看到的属性版本添加到 threadlocal 链表中来做到这一点。您还需要将写入缓冲为线程本地中的“写入集”，直到您提交为止。请注意，getter 方法需要检查并返回给定字段的线程本地写入集值（如果有的话）。
在提交时，您对您将要写入的每个属性进行写入锁定。虽然您有锁，但您会仔细检查您的读取集是否仍然有效；您在事务中读取的属性没有被另一个事务更新到更高版本。如果是这样，那么您的业务逻辑可能无效，因为您可能会有不一致的读取，因此您需要回滚整个事务。如果最终检查通过，那么你通过刷新你的写集提交，碰撞这些属性的版本，释放写锁，最后清除写集和读集线程本地列表。
该论文解释说，如果算法检测到自 tx 开始以来已写入正在读取的属性，则该算法可以提前中止。该论文有一些巧妙的技巧来加速只读事务。它甚至有一个技巧来确定哪些块是只读的，哪些是读写的。任何对此类事物感兴趣的人都应该喜欢这两篇论文。
上面论文中的 Deuce 框架展示了如何通过在加载时将新的 java 字节码注入到类中来更改所有的 getter 和 setter。其他语言可能有一个特殊的编译器或预处理器，它们将普通代码执行相同的机械转换为支持 STM 的代码。特别是使用 Deuce，您的源代码对象可以具有简单的 getter setter 对，但在运行时转换的类具有丰富的 getter setter 来完成书本工作。
将常规代码转换为 STM 代码（尤其是在运行时）很有趣，但如果您需要实际编写启用 STM 的数据结构，则不需要任何魔法酱。相反，只需使用 a和 a创建一个Ref类，并使数据结构对象之间的每一个关系都由句柄组成。在你的课堂上，你可以做线程本地的书本。然后，您可以实现一个简单版本的“TL2”或任何其他适用于您的数据结构和读写并发的算法。 get()set(x)RefgetsetRef
这似乎也表明，就像任何其他“锁定”解决方案一样，您希望您的关键部分尽可能小（以减少冲突的可能性），对吗？
TL2 有一个关键时期是持有写锁，然后进行最终检查和写入，这很容易理解和优化，无需了解应用程序业务逻辑。如果您为每个数字分配一个唯一属性，您可以通过按升序获取锁来轻松避免死锁。重要的是要注意，假设提交检查将通过，您的所有业务逻辑都是推测性地完成的。在执行任意缓慢的业务逻辑时，您不会持有锁。您可以进行多个 Web 服务查找或缓慢的数据库调用，并且在提交之前您不会使用任何锁。显然，专业人士将调整通用关键部分。
该论文清楚地表明，该算法可能会比特定业务逻辑所需的更频繁地中止。通用算法不知道特定的脏读是否不会影响实际的写入结果。当给定的脏读集不需要回滚时，理解实际业务逻辑的手写逻辑可以知道特殊情况。但是，如果您有大量代码要编写，并且应用程序回滚的可能性非常低，那么通用的机械 STM 方法可能会导致更少的错误并表现良好。
此外，STM 是否可以简单地检测“另一个线程在执行计算时进入该区域，因此计算无效”或者它是否可以实际检测是否使用了破坏值（因此幸运的是，有时两个线程可能同时执行相同的关键部分而没有需要回滚）？
TL2 方法是关于读取或写入的数据，而不是关于执行它的代码。这是你得到和设置的，也是最重要的；以及在刷新所有写入之前是否有任何其他线程踩到您的脚趾。代码所需要的只是您在业务逻辑中有一个begin(),来启动、结束commit()和rollback()中止事务。即使这样也可以生成代码。使用Java，您可以在方法上使用@Transactional 注释标记您的方法，然后生成将您的方法调用包装在try/catch/finally 中的代码，该代码将开始/提交/回滚作为惯用的java。Deuce 在类加载时注入这样的逻辑。
再一次，您不需要这样的魔法酱来在您自己的启用 STM 的数据结构中开始/提交/回滚。您可以明确地将所有内容放入您的数据结构逻辑代码中，以使用任何 OO 语言创建您自己的明确启用 STM 的类。
最简单的答案是“视情况而定”。有大量完全不同的实现以几乎任何可以想象的方式工作。
对我来说神秘的部分是，给定一些任意代码块，您需要一种方法来返回并确定每个步骤中使用的值是否有效。你如何做到这一点，以及如何有效地做到这一点？
一种解决方案是使用版本控制。每次修改对象时，都会更新其版本号。在事务运行时，您验证每个访问对象的版本，当事务提交时，您验证对象是否仍然有效。此验证可以是简单的整数比较（如果transaction_start_version >= object_version，则对象有效），因此可以相当有效地完成。
这似乎也表明，就像任何其他“锁定”解决方案一样，您希望您的关键部分尽可能小（以减少冲突的可能性），对吗？
极有可能。我认为一些实现已经走上了假设/要求一切都是事务的路线，但是是的，在大多数实现中，事务是特别标记的代码块，事务运行的时间越长，可能发生冲突的可能性就越大导致事务回滚。
此外，STM 是否可以简单地检测“另一个线程在执行计算时进入该区域，因此计算无效”或者它是否可以实际检测是否使用了破坏值（因此幸运的是，有时两个线程可能同时执行相同的关键部分而没有需要回滚）？
后者。请记住，TM 的理念是保护数据，而不是代码。
不同的代码路径可以在不同的事务中访问同一个变量。这必须由 TM 系统检测到。没有“这个区域”的真正概念，因为它指的是代码，而不是数据。TM 系统不关心正在执行什么代码，它会跟踪正在修改的数据。这样，它完全不同于关键部分（保护代码，而不是数据）
GHC的 STM 实现在以下第六节中描述：
可组合内存事务。蒂姆·哈里斯、西蒙·马洛、西蒙·佩顿·琼斯、莫里斯·赫利希。PPoPP'05：ACM SIGPLAN 并行编程原理与实践研讨会，伊利诺伊州芝加哥，2005 年 6 月
第五节：
具有数据不变量的事务性内存。蒂姆·哈里斯，西蒙·佩顿-琼斯。2006 年 3 月交易 '06
我建议您观看此演示文稿：http: //www.infoq.com/presentations/Value-Identity-State-Rich-Hickey
在后半部分，它解释了如何更新值而不使它们处于未定义状态。例如 - 如果您有一个要以 STM 样式更新的树，则根本不需要更改以前的版本。假设这tree是一个指向树根的指针。您创建的唯一内容是更改的节点（但它们可以引用树的原始快照中的节点。
然后你对tree指针进行比较和交换。如果它成功了，那么现在每个人都会看到你的新树，而旧树可以被垃圾收集。如果没有，那么您重复该过程，您刚刚构建的树将被垃圾收集。
tree最大的想法是，在您实际交换新旧值之前，您不需要检测是否有其他人更改，因此典型的多线程编程中没有“冲突”或“破坏值”。
如果您要使用 .NET 框架，
你可以看看这个实验