最近又看到有人在搞LOCK FREE的東西,在群里問CAS是什么。
CAS在我的理解就是下面這段代碼
{if( *pVal == oldVal ) { *pVal = newVal; return true;} return false;}
當然,CAS把這段代碼做成了一個原子操作。
很多人看到這里,并不是十分理解,這個原子操作怎么去實現LOCK FREE。
一般CAS會封裝成下面的形式
bool cas32( int * pVal, int oldVal, int newVal );
pVal 表示要比較和替換數值的地址,oldVal表示期望的值,newVal表示希望替換成的值。在多線程中使用時,一般是下面這樣。
volitale int myValue;
......
while( !cas32( &myValue, myValue, myValue+1 ) ) {
....
}
這是什么意思呢?
我們知道,在多線程里面,如果多個線程同時在寫一個變量,并且不進行同步的時候,這個變量的值就會不準確。比如兩個線程同時在對一個變量進行+1操作的時候,他們分別需要進行三個操作,讀入變量值(到寄存器),值+1,寫入變量值(到變量內存地址)。這三個操作是無法保證原子性的,也就無法保證變量在讀入,+1后,原變量沒有被別的線程修改。
cas在這里做的實際上就是在變量沒有被其他線程修改,或者被修改但是又恢復到我們期望讀入的值的時候,修改變量的值。這句話很拗口,其實看CAS的參數就很容易理解,pVal傳遞進去的是變量的地址,cas通過這個來讀取變量真實的值,oldVal傳遞的是變量在函數調用時的值,用來跟真實值進行比較,而newVal傳遞進去的是期望變量賦予的新的值。根據上面的cas的代碼含義我們知道,當變量真實值不等于調用時的值的時候,是不會賦予變量新的值的。所以我們使用了一個WHILE來等待這個賦值成立。同時我們給與myValue一個volitale修飾,用意是讓while中調用cas函數時,讀取myValue的當前值,而不是寄存器中保存的值,以免變量值的“過期”,從而讓這個cas可以在沒有其他線程來修改myValue的時候執行成功,從而實現lock free的修改myValue。
在windows下,有專門的幾個api來做cas這件事情,interlock開頭的那些。當然,如果熟悉匯編,也可以自己去實現。
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