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cas自旋锁

cas的全称为compare and swap,比较和替换,是一种无锁状态的锁。该锁的实现机制是,当我们需要改一个对象的值的时候,我们会先获取到该值并通过算法生成一个新的值,然后我们去查看当前变量的新值(重新获取一次变量的值)与期望值是否相等(期望值是我们期望变量没有发生改变),如果相等,则不能将新值赋值给此变量,并重新执行算法,重新判断。如果未发生改变则将新值赋值给变量。
如下图所示(新值N是第二次读取变量的值,E为第一次读取变量的值,判断两个值是否发生变化从而判断变量是否被其他线程修改过,如果值发生变化,则证明变量被其他线程修改了,如果没有则证明没有。)
因为cas是通过CPU的原语实现的,所以不会存在再cas运行过程中有其他进程对变量进行操作。
在这里插入图片描述
OCK CMPXCHG
一、交换指令:CMPXCHG、XCHG
自旋锁实现的底层指令是lock cmpxchg,
1) CPMXCHG
• 用于比较并交换操作数,CPU对CAS的原语支持
• 非原子性,最早用于单核CPU
2)XCHG
• 用于交换两个操作数
• 具备原子性,CPU会自动加LOCK前缀
二、 LOCK前缀

  1. 作用
    CPU保证被其修饰的指令的原子性。当执行lock后面的指令的时候其他线程不能对当前变量进行修改。
  2. 实现方式(详情参见:多处理器下的数据一致性)
    1)依赖内存有序模型,来保证读取指令有序;
    2)通过总线锁或缓存一致性,保证被修饰指令操作的数据一致性:
    • 当访问的数据在系统内存时,通过在总线锁实现原子性;
    • 当访问的数据在处理器的缓存时,通过缓存一致性协议实现原子性;

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