原子操作/CAS/锁

最新推荐文章于 2024-04-12 14:49:49 发布

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#CAS #无锁编程

本文探讨了原子操作在多线程编程中的应用，包括单条指令原子操作、临界区与锁机制。重点介绍了比较特殊的CAS（Compare and Swap）操作，它允许在不使用锁的情况下实现线程安全。无锁编程与有锁编程的主要区别在于，有锁编程中线程被中断会影响其他线程，而无锁编程则不会。通过CAS，可以实现无锁队列的EnQueue操作，提高并发性能。此外，CAS也可用于构建锁机制。

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（1）原子操作：单条指令

（2）多条指令原子操作（临界区）：锁（内存屏障+原子变量）

（3）CAS也是一种原子操作（不同ARCH都有对应的指令实现）——CAS要知道变量的当前值的前提下才能重新设置变量的值

（4）CAS的引入可以实现无锁编程

（5）有锁编程和无锁编程的区别

a. 有锁编程：如果当前获取锁的线程被中断，其他等待锁的线程也就停下来，直到被中断的线程中断返回，继续执行释放锁后，其他线程才能继续获取锁运行；

b. 无锁编程当前线程被中断不影响其他线程运行；

c. 无锁编程示例：

EnQueue(Q, data) //进队列
{
    //准备新加入的结点数据
    n = new node();
    n->value = data;
    n->next = NULL;
    do {
        p = Q->tail; //取链表尾指针的快照
    } while( CAS(p->next, NULL, n) != TRUE); 
    //while条件注释：如果没有把结点链在尾指针上，再试
    CAS(Q->tail, p, n); //置尾结点 tail = n;
}

题外话（6）不仅仅是原子变量，CAS也可以用来实现锁：