原子操作、锁、同步实现原理

参考大哥http://www.sohu.com/a/248902628_100063030

在多线程环境下，i++并不安全。使用两个线程同时操作i++ 1w万次，可能得出i的值并不是2w。想要安全的使用i++, 在java上可以使用synchronized关键字， c/c++语言中可以使用pthread_mutex_lock。c的sleep函数也同样让我着迷，它可以让线程“暂停”，想不通它是怎么做到的。但感觉它们应该有共性的，抢占一个被占用的锁时是要出现“等待”的。

1. 原子操作i++以前维护过一个c/c++项目，它实现了一套的引用计数来管理对象。跟踪它在增加引用计数时调用了android_atomic_inc，android_atomic_inc又调用了android_atomic_add，android_atomic_add函数是内嵌汇编实现的：

（注：文中代码均可左右滑动）xtern ANDROID_ATOMIC_INLINE

int32_t android_atomic_add(int32_t increment, volatile int32_t *ptr)

{

int32_t prev, tmp, status;

android_memory_barrier();

do {

__asm__ __volatile__ ("ldrex %0, [%4]\n"

"add %1, %0, %5\n"

"strex %2, %1, [%4]"

: "=&r" (prev), "=&r" (tmp),

"=&r" (status), "+m" (*ptr)

: "r" (ptr), "Ir" (increment)

: "cc");

} while (__builtin_expect(status != 0, 0));

return prev;

}

第一眼看上去，肯定会怀疑代码是不是找错了，怎么会有一个循环呢？我们慢慢分析一下，依据c/c++调用汇编参数传递格式，可以列出下表：

do {依据这个表可以把上面汇编代码转换成伪代码：

tmp = *ptr;

tmp = tmp + increment;

*ptr = tmp;

} while (status != 0);

这很好理解，关键是怎样达到原子操作（线程安全）呢，就是ldrex和strex指令的功能了，两条指令的官方文档：

主要看Operation栏。指令ldrex在取值时会在对应内存上做一个exclusive access标记;指令strex存值时有这个标记就会存值成功，返回0，没有这个标记就会存值失败，返回1。这个标记就是独占式访问标记，是针对cpu的，多核环境下也没有问题。

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