旋轉鎖實現（OSSpinLock）

Question

我剛剛開始研究多線程編程和線程安全性。 我熟悉忙碌等待，經過一些研究后，我現在熟悉自旋鎖背后的理論，所以我想我會看一下OSSpinLock在Mac上的實現。 它歸結為以下函數（在objc-os.h中定義）：

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

（ 完全實施 ）

在做了一些挖掘之后，我現在已經大致了解了thread_switch的參數是什么（ 這個站點是我發現它的地方）。 我對我所讀到的內容的解釋是，對thread_switch的這一特定調用將切換到下一個可用線程，並將當前線程的優先級降低到1個周期的絕對最小值。 '最終'（在CPU時間內）此線程將再次變為活動狀態並立即再次執行goto again; 重新開始忙碌等待的指令。

我的問題是，為什么這個電話實際上是必要的？ 我發現了一個自旋鎖的另一種實現方式（適用於Windows這段時間）， 在這里 ，它不包括（Windows的當量）的線程切換調用的。

Answer 1

您可以通過多種不同方式實現自旋鎖。 如果您找到另一個針對Windows的SpinLock實現，您將看到另一種算法（它可能涉及SetThreadPriority ， Sleep或SwitchToThread ）。

ARRSpinLockLock默認實現非常聰明，在第一個旋轉周期后，它“ ARRSpinLockLock ”一段時間的線程優先級，這具有以下優點：

• 它為擁有鎖的線程提供了更多機會來釋放它;
• 它浪費了更少的CPU時間 （和功率 ！）執行NOP或PAUSE 。

Windows實現不會這樣做，因為Windows API不提供該機會（沒有等效的thread_switch()函數，並且對SetThreadPriority多次調用可能效率較低）。

Answer 2

我實際上並不認為他們是那么不同。 在第一種情況下：

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;
}

我們試圖獲得鎖定。 如果失敗了，我們在for循環中旋轉，如果它在此期間可用，我們會立即嘗試重新獲取它，如果不是，我們放棄CPU。

在另一種情況下：

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);
}

請注意if下面的注釋，它實際上表示如果操作系統為我們提供該選項，我們可以旋轉或放棄CPU。 事實上，第二個例子似乎只是讓那個部分留給程序員[插入你在這里繼續代碼的首選方式]，所以從某種意義上說它不像第一個那樣完整的實現。

我對整個事情的看法，我正在評論第一個片段，就是他們試圖在能夠快速獲得鎖定（1000次迭代）和不過多地占用CPU之間取得平衡（因此我們如果鎖不可用，最終會切換。