Question

这个问题不是关于它们之间的区别 - 我知道什么是虚假故障以及为什么它会发生在LL / SC上。我的问题是，如果我使用的是intel x86并使用java-9（build 149），为什么它们的汇编代码有区别？

public class WeakVsNonWeak {

    static jdk.internal.misc.Unsafe UNSAFE = jdk.internal.misc.Unsafe.getUnsafe();

    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, SecurityException {

        Holder h = new Holder();
        h.setValue(33);
        Class<?> holderClass = Holder.class;
        long valueOffset = UNSAFE.objectFieldOffset(holderClass.getDeclaredField("value"));

        int result = 0;
        for (int i = 0; i < 30_000; ++i) {
            result = strong(h, valueOffset);
        }
        System.out.println(result);

    }

    private static int strong(Holder h, long offset) {
        int sum = 0;
        for (int i = 33; i < 11_000; ++i) {
            boolean result = UNSAFE.weakCompareAndSwapInt(h, offset, i, i + 1);
            if (!result) {
                sum++;
            }
        }
        return sum;

    }

    public static class Holder {

        private int value;

        public int getValue() {
            return value;
        }

        public void setValue(int value) {
            this.value = value;
        }
    }
}

以：

运行

 java -XX:-TieredCompilation 
      -XX:CICompilerCount=1 
      -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions  
      -XX:+PrintIntrinsics 
      -XX:+PrintAssembly 
      --add-opens java.base/jdk.internal.misc=ALL-UNNAMED
      WeakVsNonWeak

输出 compareAndSwapInt （相关部分）：

     0x0000000109f0f4b8: movabs $0x111927c18,%rsi  ;   {metadata({method} {0x0000000111927c18} 'compareAndSwapInt' '(Ljava/lang/Object;JII)Z' in 'jdk/internal/misc/Unsafe')}
  0x0000000109f0f4c2: mov    %r15,%rdi
  0x0000000109f0f4c5: test   $0xf,%esp
  0x0000000109f0f4cb: je     0x0000000109f0f4e3
  0x0000000109f0f4d1: sub    $0x8,%rsp
  0x0000000109f0f4d5: callq  0x00000001098569d2  ;   {runtime_call SharedRuntime::dtrace_method_entry(JavaThread*, Method*)}
  0x0000000109f0f4da: add    $0x8,%rsp
  0x0000000109f0f4de: jmpq   0x0000000109f0f4e8
  0x0000000109f0f4e3: callq  0x00000001098569d2  ;   {runtime_call SharedRuntime::dtrace_method_entry(JavaThread*, Method*)}
  0x0000000109f0f4e8: pop    %r9
  0x0000000109f0f4ea: pop    %r8
  0x0000000109f0f4ec: pop    %rcx
  0x0000000109f0f4ed: pop    %rdx
  0x0000000109f0f4ee: pop    %rsi
  0x0000000109f0f4ef: lea    0x210(%r15),%rdi
  0x0000000109f0f4f6: movl   $0x4,0x288(%r15)
  0x0000000109f0f501: callq  0x00000001098fee40  ;   {runtime_call Unsafe_CompareAndSwapInt(JNIEnv_*, _jobject*, _jobject*, long, int, int)}
  0x0000000109f0f506: vzeroupper 
  0x0000000109f0f509: and    $0xff,%eax
  0x0000000109f0f50f: setne  %al
  0x0000000109f0f512: movl   $0x5,0x288(%r15)
  0x0000000109f0f51d: lock addl $0x0,-0x40(%rsp)
  0x0000000109f0f523: cmpl   $0x0,-0x3f04dd(%rip)        # 0x0000000109b1f050

输出 weakCompareAndSwapInt ：

  0x000000010b698840: sub    $0x18,%rsp
  0x0000010b698847: mov    %rbp,0x10(%rsp)
  0x000000010b69884c: mov    %r8d,%eax
  0x000000010b69884f: lock cmpxchg %r9d,(%rdx,%rcx,1)
  0x000000010b698855: sete   %r11b
  0x000000010b698859: movzbl %r11b,%r11d        ;*invokevirtual compareAndSwapInt {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - jdk.internal.misc.Unsafe::weakCompareAndSwapInt@7 (line 1369)

到目前为止，我还没有足够多才能理解整个输出，但绝对可以看出锁定addl和锁定cmpxchg 之间的区别。

修改彼得的回答让我思考。让我们看看compareAndSwap是否是一个内在的调用：

-XX：+ PrintIntrinsics -XX：-PrintAssembly

 @ 7   jdk.internal.misc.Unsafe::compareAndSwapInt (0 bytes)   (intrinsic)
 @ 20      jdk.internal.misc.Unsafe::weakCompareAndSwapInt (11 bytes)   (intrinsic).

然后使用/不运行示例两次：

-XX：DisableIntrinsic = _compareAndSwapInt

这有点奇怪，输出完全相同（相同的指令），唯一的区别是启用内在我得到这样的调用：

  0x000000010c23e355: callq  0x00000001016569d2  ;   {runtime_call SharedRuntime::dtrace_method_entry(JavaThread*, Method*)}
  0x000000010c23e381: callq  0x00000001016fee40  ;   {runtime_call Unsafe_CompareAndSwapInt(JNIEnv_*, _jobject*, _jobject*, long, int, int)}

并禁用：

  0x00000001109322d5: callq  0x0000000105c569d2  ;   {runtime_call _ZN13SharedRuntime19dtrace_method_entryEP10JavaThreadP6Method}
    0x00000001109322e3: callq  0x0000000105c569d2  ;   {runtime_call _ZN13SharedRuntime19dtrace_method_entryEP10JavaThreadP6Method}

这很有趣，内在代码不应该不同吗？

EDIT-2 the8472也是有道理的。

lock addl 是 mfence 的替代品，据我所知，它可以刷新x86上的StoreBuffer，它确实与可见性有关，而与原子性无关。在此条目之前，是：

 0x00000001133db6f6: movl   $0x4,0x288(%r15)
 0x00000001133db701: callq  0x00000001060fee40  ;   {runtime_call Unsafe_CompareAndSwapInt(JNIEnv_*, _jobject*, _jobject*, long, int, int)}
 0x00000001133db706: vzeroupper 
 0x00000001133db709: and    $0xff,%eax
 0x00000001133db70f: setne  %al
 0x00000001133db712: movl   $0x5,0x288(%r15)
 0x00000001133db71d: lock addl $0x0,-0x40(%rsp)
 0x00000001133db723: cmpl   $0x0,-0xd0bc6dd(%rip)        #     0x000000010631f050
                                            ;   {external_word}

如果你看here，它将委托给另一个原生的call to Atomic:: cmpxchg，它似乎是原子地进行交换。

为什么那不能代替直接锁定cmpxchg 对我来说是一个谜。

Answer 1

TL; DR 您正在查看装配输出中的错误位置。

x86-64上的compareAndSwapInt和weakCompareAndSwapInt 调用都会编译为完全相同的 ASM序列。但是，方法本身编译为以不同方式（但通常并不重要）。

source code中compareAndSwapInt和weakCompareAndSwapInt的定义不同。前者是本机方法，后者是Java方法。

@HotSpotIntrinsicCandidate
public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset,
                                              int expected,
                                              int x);

@HotSpotIntrinsicCandidate
public final boolean weakCompareAndSwapInt(Object o, long offset,
                                                  int expected,
                                                  int x) {
    return compareAndSwapInt(o, offset, expected, x);
}

您所看到的是如何编译这些独立方法。本机方法编译为调用相应C函数的存根。但这并不是快速发展的道路。
内在方法是那些调用被HotSpot特定的内联实现替换的方法。 注意： 调用会被替换，但不会替换方法本身。
如果查看WeakVsNonWeak.strong方法的汇编输出，您会看到它包含lock cmpxchg指令，无论是UNSAFE.compareAndSwapInt还是{{1} }}
```
UNSAFE.weakCompareAndSwapInt
```
一旦主方法被JIT编译，就不会直接调用独立版本的Unsafe。*方法。

Answer 2

在第一种情况下，正在使用本机方法。要么代码没有被优化，要么它不是内在的。

在第二种情况下，内部函数用于内联所需的程序集，而不是调用JNI方法。虽然两种情况都会这样做，但我猜不会。

Answer 3

我认为lock addl不是原子操作本身，而是store-load barrier implementation。原子发生在callq。

由于您已经使用PrintIntrinsics进行了记录，因此您应该检查它是否真的被内化了。

weakCompareAndSwap vs compareAndSwap

3 个答案: