码农知识堂 - 1000bd
  •   Python
  •   PHP
  •   JS/TS
  •   JAVA
  •   C/C++
  •   C#
  •   GO
  •   Kotlin
  •   Swift
  • 并发原理—如何保证多条指令的原子性(二)


    一、提出问题:一条CPU原语指令如何保证多条指令的原子性

    从上篇文章我们知道当多个CPU访问(此处访问的含义不仅有读取内存数据的意思,同时也有往内存写入数据的意思)同一个数据时,CPU存在着穿插执行的行为,从而造成数据紊乱的情况,为此CPU提供了锁机制来保证数据一致性,锁机制背后的原理就是通过CPU的一条原子性指令(原语)限制只能有一个CPU执行该指令。但我们的应用程序的某个方法往往是由多条指令(通过汇编器产生的ISA指令集)组成的,那一条原语指令如何保证多条指令的原子性呢?换个问法就是:应用程序的多个线程访问同一个方法时是如何保证线程安全的呢?

    二、只有设置标志位成功的线程才可以执行方法

    如图所示,应用程序有一个方法,该方法内部存在对数据的写操作,现在有n个线程想同时执行该方法,那么势必会存在多线程并发的问题。那么CPU底层是如何通过一条CPU原语指令保证多条指令的原子性呢?答案就是通过引入一个标志位,让CPU去争抢设置标志位。这些CPU通过原子性指令(lock;add或者lock;sub)来设置标志位,由于是原子操作,那么只有一个CPU能设置成功,也即只有设置标志位成功的线程可以执行方法代码,设置失败的其他线程则要排队进入阻塞队列。

    三、设置标志位失败的线程自旋进入阻塞队列

    因为设置标志位失败的线程有多个,它们进入队列的过程是要拿到队尾指针,然后把队尾指针指向自己。那么抢这个队尾指针的操作,又是一个原子性操作,通过CPU的原子性指令(lock;cmpxchg)来让多个线程排队进入队列,这个操作称之为自旋。

    四、唤醒和排队也是原子性操作

    当线程执行完代码后,需要唤醒阻塞队列中的线程继续执行方法,而在唤醒的同时有可能有其他线程在排队进入队列中,所以唤醒和排队这两个操作也是原子性操作。

    五、总结

    我们绘制完整执行流程图,可以清晰看到CPU是如何通过一条CPU原语保证多条指令的原子性。我们可以通过以下伪代码简要概述上述逻辑过程:

    if(设置标志位){   
      // 设置标志位成功的线程执行方法
    } else { 
       // 设置失败的线程排队
        for(;;){     
        // 通过CAS进入队列  
        }
    }
    
  • 相关阅读:
    初次使用Ubuntu18.04遇到的问题——笔记4 (Ubuntu18.04+Anaconda+Pycharm+Pytorch)
    嵌入式硬件笔记——flash
    Nodejs安装及常见问题
    mysql如果存在一行数据,主库和从库主键相同而其他列值不同,源端Update或者delete该行,从库会update和delete这一行吗
    windows 修改 samba 连接端口 445 到指定端口(支持监听ipv6 及ipv4 IP地址)
    卷积神经网络提取的图像特征包括哪些
    初识C++ (五)
    ESP8266-Arduino编程实例-CCS811数字气体传感器驱动
    【深度学习】 Python 和 NumPy 系列教程(一):Python基本数据类型:1、数字(整数、浮点数)及相关运算;2、布尔值
    TensorFlow实现线性回归
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/chuandao/p/16729634.html
  • 最新文章
  • 攻防演习之三天拿下官网站群
    数据安全治理学习——前期安全规划和安全管理体系建设
    企业安全 | 企业内一次钓鱼演练准备过程
    内网渗透测试 | Kerberos协议及其部分攻击手法
    0day的产生 | 不懂代码的"代码审计"
    安装scrcpy-client模块av模块异常,环境问题解决方案
    leetcode hot100【LeetCode 279. 完全平方数】java实现
    OpenWrt下安装Mosquitto
    AnatoMask论文汇总
    【AI日记】24.11.01 LangChain、openai api和github copilot
  • 热门文章
  • 十款代码表白小特效 一个比一个浪漫 赶紧收藏起来吧!!!
    奉劝各位学弟学妹们,该打造你的技术影响力了!
    五年了,我在 CSDN 的两个一百万。
    Java俄罗斯方块,老程序员花了一个周末,连接中学年代!
    面试官都震惊,你这网络基础可以啊!
    你真的会用百度吗?我不信 — 那些不为人知的搜索引擎语法
    心情不好的时候,用 Python 画棵樱花树送给自己吧
    通宵一晚做出来的一款类似CS的第一人称射击游戏Demo!原来做游戏也不是很难,连憨憨学妹都学会了!
    13 万字 C 语言从入门到精通保姆级教程2021 年版
    10行代码集2000张美女图,Python爬虫120例,再上征途
Copyright © 2022 侵权请联系2656653265@qq.com    京ICP备2022015340号-1
正则表达式工具 cron表达式工具 密码生成工具

京公网安备 11010502049817号