网站设计规划教学设计,网站开发入什么费用,开发三味,网站开发程序员是做什么的原子操作#xff0c;线程间交互数据最细粒度的同步操作#xff0c;它可以保证线程间读写某个数值的原子性。由于不需要加重量级的互斥锁进行同步#xff0c;因此非常轻量#xff0c;而且也不需要在内核间来回切换调度#xff0c;效率是非常高的。。那如何使用原子操作了线程间交互数据最细粒度的同步操作它可以保证线程间读写某个数值的原子性。由于不需要加重量级的互斥锁进行同步因此非常轻量而且也不需要在内核间来回切换调度效率是非常高的。。那如何使用原子操作了各个平台下都有相关api提供了支持并且向gcc、clang这些编译器也提供了编译器级的__builtin接口进行支持windows的Interlockedxxx和Interlockedxxx64系列apimacosx的OSAtomicXXX系列apigcc的__sync_val_compare_and_swap和__sync_val_compare_and_swap_8等__builtin接口x86和x86_64架构的lock汇编指令tbox的跨平台原子接口tbox接口使用先拿tbox的tb_atomic_fetch_and_add接口为例顾名思义这个api会先读取原有数值然后在其基础上加上一个数值// 相当于原子进行b *a;tb_atomic_t a 0;tb_long_t b tb_atomic_fetch_and_add(a, 1);如果需要先进行add计算再返回结果可以用// 相当于原子进行b *a;tb_atomic_t a 0;tb_long_t b tb_atomic_add_and_fetch(a, 1);或者可以更加简化为tb_long_t b tb_atomic_fetch_and_inc(a);tb_long_t b tb_atomic_inc_and_fetch(a);那tbox在内部如何去适配各个平台的呢我们可以简单看下基本上就是对原生api进行了一层wrap而已。windows接口封装static __tb_inline__ tb_long_t tb_atomic_fetch_and_add_windows(tb_atomic_t* a, tb_long_t v){return (tb_long_t)InterlockedExchangeAdd((LONG __tb_volatile__*)a, v);}static __tb_inline__ tb_long_t tb_atomic_inc_and_fetch_windows(tb_atomic_t* a){return (tb_long_t)InterlockedIncrement((LONG __tb_volatile__*)a);}gcc接口的封装static __tb_inline__ tb_long_t tb_atomic_fetch_and_add_sync(tb_atomic_t* a, tb_long_t v){return __sync_fetch_and_add(a, v);}x86和x86_64架构汇编实现static __tb_inline__ tb_long_t tb_atomic_fetch_and_add_x86(tb_atomic_t* a, tb_long_t v){/** xaddl v, [a]:** o [a]* [a] v;* v o;** cf, ef, of, sf, zf, pf... maybe changed*/__tb_asm__ __tb_volatile__(#if TB_CPU_BITSIZE 64lock xaddq %0, %1 \n //! xaddq v, [a]#elselock xaddl %0, %1 \n //! xaddl v, [a]#endif: r (v): m (*a): cc, memory);return v;}原子操作除了可以进行对int32和int64数值加减乘除外还可以进行xor, or, and等逻辑计算用法类似这里就不多说了。下面我们再来个简单的实例来实际运用下原子的应用场景还是蛮多的比如用于实现自旋锁用于实现无锁队列线程间的状态同步用于实现单例等等。。自旋锁的实现我们先来看下如何去实现一个简单的自旋锁为了统一规范演示代码下面的代码都用tbox提供的原子接口为例static __tb_inline_force__ tb_bool_t tb_spinlock_init(tb_spinlock_ref_t lock){// init*lock 0;// okreturn tb_true;}static __tb_inline_force__ tb_void_t tb_spinlock_exit(tb_spinlock_ref_t lock){// exit*lock 0;}static __tb_inline_force__ tb_void_t tb_spinlock_enter(tb_spinlock_ref_t lock){/* 尝试读取lock的状态值如果还没获取到lock(状态0)则获取它(设置为1)* 如果对方线程已经获取到lock(状态1)那么循环等待尝试重新获取** 注整个状态读取和设置是原子的无法被打断*/tb_size_t tryn 5;while (tb_atomic_fetch_and_pset((tb_atomic_t*)lock, 0, 1)){// 没获取到lock尝试5次后还不成功则让出cpu切到其他线程运行之后重新尝试获取if (!tryn--){// yieldtb_sched_yield();// reset tryntryn 5;}}}static __tb_inline_force__ tb_void_t tb_spinlock_leave(tb_spinlock_ref_t lock){// 释放lock此处无需原子设置到一半被打断数值部位0对方线程还是在等待中不收影响*((tb_atomic_t*)lock) 0;}这个实现非常简单但是tbox里面基本上默认都是在使用这个spinlock因为tbox里面大部分多线程实现粒度都被拆的很细大部分情况下用自旋锁就ok了无需进入内核态切换等待。。使用方式如下// 获取locktb_spinlock_enter(lock);// 一些同步操作// ..// 释放locktb_spinlock_leave(lock);上面的代码中省略了init和exit操作实际使用时在响应初始化和释放的地方做相应处理下就行了。。类pthread_once的实现pthread_once 可以在多线程函数内可以保证传入的函数只被调用到一次一般可以用来初始化全局单例或者TLS的key初始化以tbox的接口为例我先来来看下这个函数的使用方式// 初始化函数只会被调用到一次static tb_void_t tb_once_func(tb_cpointer_t priv){// 初始化一些单例对象全局变量// 或者执行一些初始化调用}// 线程函数static tb_int_t tb_thread_func(tb_cpointer_t priv){// 全局存储lock并初始化为0static tb_atomic_t lock 0;if (tb_thread_once(lock, tb_once_func, user data)){// ok}}我们这里拿原子操作可以简单模拟实现下这个函数tb_bool_t tb_thread_once(tb_atomic_t* lock, tb_bool_t (*func)(tb_cpointer_t), tb_cpointer_t priv){// checktb_check_return_val(lock func, tb_false);/* 原子获取lock的状态** 0: func还没有被调用* 1: 已经获取到lockfunc正在被其他线程调用中* 2: func已经被调用完成并且func返回ok* -2: func已经被调用并且func返回失败failed*/tb_atomic_t called tb_atomic_fetch_and_pset(lock, 0, 1);// func已经被其他线程调用过了直接返回if (called called ! 1){return called 2;}// func还没有被调用过那么调用它else if (!called){// 调用函数tb_bool_t ok func(priv);// 设置返回状态tb_atomic_set(lock, ok? 2 : -1);// ok?return ok;}// 正在被其他线程获取到lockfunc正在被调用中还没完成尝试等待lockelse{// 此处简单的做了些sleep循环等待直到对方线程func执行完成tb_size_t tryn 50;while ((1 tb_atomic_get(lock)) tryn--){// wait some timetb_msleep(100);}}/* 重新获取lock的状态判断是否成功** 成功2* 超时1* 失败-2** 此处只要不是2都算失败*/return tb_atomic_get(lock) 2;}64位原子操作64位操作跟32位的接口使用方式是完全一样的仅仅只是变量类型的区别tbox中类型为tb_atomic64_t接口改为tb_atomic64_xxxxgcc中类型为volatile long long接口改为__sync_xxxx_8系列windows上则为Interlockedxxx64具体使用方式参考32位这里就不详细介绍了。。
