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ReentrantLock的内存可见性语义

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Valutazione

Difficoltà
4/5
Tempo stimato
3-5 giorni
Idoneità per principianti
35/100
Tipo di issue
Documentazione
Chiarezza
Da chiarire
Stato di attività
Ferma
Stack tecnologico
java, linux
Ambito
documentation, operating-systems

Direzione di ricerca

Start with ReentrantLock's NonfairSync.lock, AbstractQueuedSynchronizer.compareAndSetState, setState, and tryRelease, then compare their documented volatile memory semantics with the referenced JSR-133 Cookbook. Review the Linux Atomic::cmpxchg implementation and x86 lock-prefixed instruction discussion. Done means documenting the acquire and release ordering clearly, including what is guaranteed by Java rather than by x86 alone.

Scritto dal modello di indicizzazione a partire dal testo della issue.

Descrizione

加锁

以NonfairSync为例:

final void lock() {
    if (compareAndSetState(0, 1))
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
     else
        acquire(1);
}

关键在于compareAndSetState方法:

/**
     * Atomically sets synchronization state to the given updated
     * value if the current state value equals the expected value.
     * This operation has memory semantics of a {@code volatile} read
     * and write.
     *
     * @param expect the expected value
     * @param update the new value
     * @return {@code true} if successful. False return indicates that the actual
     *         value was not equal to the expected value.
     */
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
}

注释里写了，此方法有相当于volatile读写的内存语义。所以这个内存语义又是什么？
参考Doug lea的: The JSR-133 Cookbook for Compiler Writers

  1. Issue a StoreStore barrier before each volatile store
  2. Issue a StoreLoad barrier after each volatile store.(Alternatively, if available, you can implement volatile store as an atomic instruction (for example XCHG on x86) and omit the barrier. This may be more efficient if atomic instructions are cheaper than StoreLoad barriers.)
  3. Issue LoadLoad and LoadStore barriers after each volatile load.

unsafe.compareAndSwapInt由Atomic::cmpxchg实现(Linux):

inline jlong Atomic::cmpxchg (jlong exchange_value, volatile jlong* dest, jlong compare_value) {
  bool mp = os::is_MP();
  __asm__ __volatile__ (LOCK_IF_MP(%4) "cmpxchgq %1,(%3)"
                        : "=a" (exchange_value)
                        : "r" (exchange_value), "a" (compare_value), "r" (dest), "r" (mp)
                        : "cc", "memory");
  return exchange_value;
}

所以这在x86上就是加了lock前缀的cmpxhgg指令，而lock前缀在intel上便充当了读写memory barrier的作用，来自书中的摘抄L:

On the other hand, x86 CPUs have traditionally given no ordering guarantees for loads, so the smp_mb() and smp_rmb() primitives expand to lock;addl. This atomic instruction acts as a barrier to both loads and stores.

解锁

只看一行:

protected final boolean tryRelease(int releases) {
    // ...
    setState(c);
    // ...
}

/**
     * Sets the value of synchronization state.
     * This operation has memory semantics of a {@code volatile} write.
     * @param newState the new state value
     */
protected final void setState(int newState) {
    state = newState;
}

从前面Doug lea的文章中可以看出，volatile写会导致在后面追加一个StoreLoad屏障，而此屏障在x86上:
image
So，也许又是一条lock前缀指令。

Lingua principale
Java
Stelle
2k
Fork
717
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