bthread源码分析（六）bthread同步机制

Butex

butex是bthread使用的类futex的32bit同步原语，可用于bthreads或者pthreads的同步，不可用于同步多进程。

源码地址：bthread/butex.h bthread/butex.cpp

Butex数据结构

如图，每个Butex内部包含一个32bit的用于同步的value和一个WaiterList。bthread进行同步操作时先判断Butex中的value是否和expect value相等，若是那么此bthread拿到了这个Butex，否则在栈上分配一个Waiter，加入WaiterList等待唤醒，并切换上下文到下一个bthread。当唤醒发生，从WaiterList中删除Waiter，并调度该bthread

wait & wakeup模型

butex提供两种基本操作，wait和wake，对外提供的api基于这两种基本操作衍生，例如butex_wake_all，bthread_wake_except等。这里对wait和wake这两个基本操作组成的模型做剖析。

model1

thread1          thread2

wait()             value = new_value

                      wake()

在这种模型中，thread1的wait()在thread2的wake()之前发生，注意wait()和wake()存在memory_order中的sequenced-before关系，而value不参与，只是在使用wake的线程中保证value的设置先于wake()发生，所以又细分了两种情况，即wait()看到了value，或者没看到。

对前者来说，全局顺序是

• thread2 value = new_value
• thread1 wait()
• thread2 wake()

value = new_value先于wait()发生，wait()不会进入睡眠而是直接返回，后续的wake()无效果。

对后者来说，全局顺序是

• thread1 wait()
• thread2 value = new value
• thread2 wake()

这里wait()先于value = new value发生，thread1看到的是old_value进入睡眠，在stage3中被thread2的wake()唤醒

model2

thread1          thread2

                      value = new_value

                      wake()

wait()

这种模型中只有一种情况，wait()看到value的新值，从而直接return

Butex生命周期

Butex的生命周期通过资源池管理，也就是说Butex对象一经从资源池中获取就不会被销毁，这样设计最主要的原因是为了解决butex_wake()和butex_destroy()之间的竞态条件，不妨看下下面这个场景

class Event { public:     void wait() {         mutex_.lock();         if (!done_)             cond_.wait();         mutex_.unlock();     }     void signal() {         mutex_.lock();         if (!done_) {             done_ = true;             cond_.signal();         }