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(dāng)然,CAS把這段代碼做成了一個(gè)原子操作。
很多人看到這里,并不是十分理解,這個(gè)原子操作怎么去實(shí)現(xiàn)LOCK FREE。
一般CAS會(huì)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(shù)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(shí),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(gè)線程同時(shí)在寫一個(gè)變量,并且不進(jìn)行同步的時(shí)候,這個(gè)變量的值就會(huì)不準(zhǔn)確。比如兩個(gè)線程同時(shí)在對一個(gè)變量進(jìn)行+1操作的時(shí)候,他們分別需要進(jìn)行三個(gè)操作,讀入變量值(到寄存器),值+1,寫入變量值(到變量內(nèi)存地址)。這三個(gè)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(shí)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(fù)到我們期望讀入的值的時(shí)候,修改變量的值。這句話很拗口,其實(shí)看CAS的參數(shù)就很容易理解,pVal傳遞進(jìn)去的是變量的地址,cas通過這個(gè)來讀取變量真實(shí)的值,oldVal傳遞的是變量在函數(shù)調(diào)用時(shí)的值,用來跟真實(shí)值進(jìn)行比較,而newVal傳遞進(jìn)去的是期望變量賦予的新的值。根據(jù)上面的cas的代碼含義我們知道,當(dāng)變量真實(shí)值不等于調(diào)用時(shí)的值的時(shí)候,是不會(huì)賦予變量新的值的。所以我們使用了一個(gè)WHILE來等待這個(gè)賦值成立。同時(shí)我們給與myValue一個(gè)volitale修飾,用意是讓while中調(diào)用cas函數(shù)時(shí),讀取myValue的當(dāng)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(gè)cas可以在沒有其他線程來修改myValue的時(shí)候執(zhí)行成功,從而實(shí)現(xiàn)lock free的修改myValue。
在windows下,有專門的幾個(gè)api來做cas這件事情,interlock開頭的那些。當(dāng)然,如果熟悉匯編,也可以自己去實(shí)現(xiàn)。