Question

我刚开始研究多线程编程和线程安全性。我熟悉忙碌等待，经过一些研究后，我现在熟悉自旋锁背后的理论，所以我想我会看一下OSSpinLock在Mac上的实现。它归结为以下函数（在objc-os.h中定义）：

static inline void ARRSpinLockLock(ARRSpinLock *l)
{
again:
   /* ... Busy-waiting ... */
    thread_switch(THREAD_NULL, SWITCH_OPTION_DEPRESS, 1);
    goto again;
}

（Full implementation here）

在进行了一些挖掘之后，我现在已经大致了解thread_switch的参数是什么（this site是我发现它的地方）。我对我所读到的内容的解释是，对thread_switch的这一特定调用将切换到下一个可用线程，并将当前线程的优先级降低到1个周期的绝对最小值。 '最终'（在CPU时间内）此线程将再次变为活动状态并立即执行goto again;指令，从而重新开始忙等待。

我的问题是，为什么这个电话实际上是必要的？我发现了一个自旋锁的另一个实现（对于Windows这次）here并且它根本不包括（Windows等效的）线程切换调用。

Answer 1

您可以通过多种不同方式实现自旋锁。如果您找到针对Windows的其他SpinLock实施，则会看到另一种算法（可能涉及SetThreadPriority，Sleep或SwitchToThread）。

ARRSpinLockLock的默认实现非常聪明，在第一个旋转周期后，它“暂停”一段时间的线程优先级，这有以下优点：

它为发布拥有锁的线程提供更多机会;
执行NOP或PAUSE会浪费更少的CPU时间（以及权力！）。

Windows实施不会这样做，因为Windows API没有提供这样的机会（没有等效的thread_switch()功能，并且对SetThreadPriority 的多次调用可能效率低下）。

Answer 2

我实际上并不认为他们有那么不同。在第一种情况下：

static inline void ARRSpinLockLock(ARRSpinLock *l)
{
    unsigned y;
again:
    if (__builtin_expect(__sync_lock_test_and_set(l, 1), 0) == 0) {
        return;
    }
    for (y = 1000; y; y--) {
#if defined(__i386__) || defined(__x86_64__)
        asm("pause");
#endif
        if (*l == 0) goto again;
    }
    thread_switch(THREAD_NULL, SWITCH_OPTION_DEPRESS, 1);
    goto again;
}

我们试图获得锁定。如果失败了，我们会在for循环中旋转，如果它在此期间可用，我们会立即尝试重新获取它，否则我们会放弃CPU。

在另一种情况下：

inline void Enter(void)
{
    int prev_s;
    do
    {
        prev_s = TestAndSet(&m_s, 0);
        if (m_s == 0 && prev_s == 1)
        {
            break;
        }
        // reluinquish current timeslice (can only
        // be used when OS available and
        // we do NOT want to 'spin')
        // HWSleep(0);
    }
    while (true);
}

请注意if下面的注释，它实际上表示如果操作系统为我们提供该选项，我们可以旋转或放弃CPU。事实上，第二个例子似乎只是将这部分留给了程序员[在这里插入你继续使用代码的首选方式]，所以从某种意义上讲，它不像第一个那样完整的实现。

我对整个事情的看法，我正在评论第一个片段，是他们试图在能够快速获得锁定（1000次迭代）和不过多地占用CPU之间取得平衡（因此，如果锁不可用，我们最终会切换。）

旋转锁实现（OSSpinLock）

2 个答案: