旋转锁实现（OSSpinLock）

Question

我刚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;
}

（ 完全实施 ）

在做了一些挖掘之后，我现在已经大致了解了thread_switch的参数是什么（ 这个站点是我发现它的地方）。 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再次执行goto again; 重新开始忙碌等待的指令。

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种实现方式（适用于Windows这段时间）， 在这里 ，它不包括（Windows的当量）的线程切换调用的。

Answer 1

您可以通过多种不同方式实现自旋锁。 如果您找到另一个针对Windows的SpinLock实现，您将看到另一种算法（它可能涉及SetThreadPriority ， Sleep或SwitchToThread ）。

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

• 它为拥有锁的线程提供了更多机会来释放它;
• 它浪费了更少的CPU时间 （和功率 ！）执行NOP或PAUSE 。

Windows实现不会这样做，因为Windows API不提供该机会（没有等效的thread_switch()函数，并且对SetThreadPriority多次调用可能效率较低）。

Answer 2

我实际上并不认为他们是那么不同。 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，如果不是，我们放弃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让那个部分留给程序员[插入你在这里继续代码的首选方式]，所以从某种意义上说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，就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（因此我们如果锁不可用，最终会切换。