【深入理解Linux内核锁】三、原子操作 1、原子操作思想 原子操作（atomic operation），不可分割的操作。...同时，Linux内核提供了两类原子操作的接口，分别是针对位和整型变量的原子操作。...2.2.1 原子变量结构体 typedef struct { int counter; } atomic_t; 结构体名称：atomic_t 文件位置：include/linux/types.h...主要作用：原子变量结构体，该结构体只包含一个整型成员变量counter，用于存储原子变量的值。...4、总结 该文章主要详细了解了Linux内核锁的原子操作，原子操作分为两种：整型变量的原子操作和位原子操作。
IA-32/AMD64架构上，在Linux下常用的GCC编译器上，优化屏障定义为（linux kernel, include/linux/compiler-gcc.h）： 优化屏障告知编译器： 1....同时如果是32-bit的变量则P6之前的CPU还要保持32-bit字节对齐，如果是64-bit变量在IA-32上无法保障（IA-32下64bit的变量Store操作不是原子的）。...下面说说锁和原子变量。对于数据竞争（Data Races）的情况，最简单和最常见的场景就是使用Mutex了，包括并不限于互斥锁、自旋锁、读写锁等。...与之类似，平台提供的原子变量除了保证内存操作原子之外，也会保证访存的一致性。...至于工程上，普通的程序员老老实实的用Mutex就好了，普通的计数类场景用原子变量也无可厚非。
突然想聊聊这个话题，是因为知乎上的一个问题多次出现在了我的Timeline里：请问，多个线程可以读一个变量，只有一个线程可以对这个变量进行写，到底要不要加锁？...早在单核时代，使用锁或者原子变量就很容易达成这一目的。甚至因为CPU的一些访存特性，对某些内存对齐数据的读或写也具有原子的特性。...也就是说，有些内存对齐的数据的访问在CPU层面就是原子进行的（注意这里说的只是单次的读或者写，类似普通变量i的i++操作不止一次内存访问）。...注意这里我加粗了单核CPU这个关键字，那么到了多核心处理器的今天，该操作就不是原子了吗？不，依旧是原子的，但是出现了其他的干扰因素迫使可能需要额外的同步措施才能保证原本无锁代码的正确运行。...简单总结一下，如果不做多余的防护措施，单核时代的无锁环形队列在多核CPU中，一个CPU核心上的Writer写入数据，更新index后。
虽然这个方法可以解决问题，但大家可以自己试一下，你会发现加锁之后性能急剧下降，主要原因是锁冲突会导致线程上下文切换，这种切换开销很大。 下面我们来试试使用原子变量。...如果我们运行这段代码，会发现它比前面提到的加锁方法效率高很多，加锁方法执行1亿次加法所用时间是使用原子变量的好几倍。为什么使用原子变量效率会高出这么多呢？...{ i = i + 1; break; } unlock总线 //lock cmpxchg指令的的逻辑 ---END--- } 可以清楚的看到原子变量的原子操作其实也使用了锁...，只不过这个是硬件指令级别的锁，比我们软件实现的锁高效得多，更重要的是从上面的伪码可以看出，如果出现了冲突，只是不停的循环重试，而不会切换线程。...最后简单的总结一下Java以及gcc对原子变量的实现：Java中用的是循环使用CAS操作实现的原子变量的原子操作，而gcc使用的是xadd指令，可以看出gcc的实现方式更加简洁，应该也更高效，另外，go
下面分别是作用于临界区、CPU、内存、cache的各种锁的归纳： 一、atomic原子变量/spinlock自旋锁 — —CPU 既然是锁CPU，那就都是针对多核处理器或多CPU处理器。...原子变量：在x86多核环境下，多核竞争数据总线的时候，提供Lock指令锁住总线，保证“读-修改-写”操作在芯片级的原子性。...使用实例如下： #include // 定义自旋锁 spinlock_t my_lock; void my_function(void) { spin_lock...线程的上下文切换主要是线程栈、寄存器、线程局部变量等。 而自旋锁在当前线程获取锁失败时不会进行线程的切换，而是一直循环等待直到获取锁成功。因此，自旋锁不会切换至内核态，也没有线程切换开销。...而且，实际上很多线程同步机制，都在底层有内存屏障作为支撑，比如原子锁和自旋锁都是依赖CPU提供的CAS操作实现。
IDEA 注册码，2020.2 IDEA 激活码 CAS乐观锁（原子操作） 锁主要分为两种：乐观锁和悲观锁，而 synchronized 就属于一种悲观锁，每次在操作数据前都会加锁。...即使变量被 volatile 修饰，但可以用原子方式 AtomicInteger 自增，这样可以保证数据的原子性。...这是一中完全依赖于硬件的功能，通过它实现原子操作。 【3】进入Unsafe 类的 getAndAddInt 方法：我们发现其通过无限循环去解决锁的问题，也称为 “循环锁”，直到修改成功。...【2】**只能保证一个共享变量的原子操作：**只能保证一个共享变量的原子操作。...当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环 CAS 的方式来保证原子操作，但是对多个共享变量操作时，循环 CAS 就无法保证操作的原子性，这个时候就可以用锁，或者有一个取巧的办法，就是把多个共享变量合并成一个共享变量来操作
)等都是悲观锁，而我们常见的并发包中原子变量和原子变量引用(java.util.concurrent.atomic包下类)以及开源分布式缓存框架Tair都是基于乐观锁实现。...关于悲观锁和乐观锁此篇不做详细对比和分析，接下来借助原子变量AtomicInteger展开话题。 首先先从看一下类的声明和介绍： ?...然后我们根据具体的源码实现分析AtomicInteger中的乐观锁和CAS以及原子变量存在的一些问题： public AtomicInteger(int initialValue) { value...这就是典型的原子变量中的ABA问题，其实这种简单的操作带来的问题不大，但是在真实的业务场景中ai的值的版本号已经发生了变化，那么这种问题如何解决呢？...此篇我们队Jdk集合中原子变量AtomicInteger以及常用实现做了详细的分析，希望在实际开发中给大家带来帮助和源码层面实现思路的理解。
本文已参与 「掘力星计划」 ，赢取创作大礼包，挑战创作激励金 今天不整 GO 语言，我们来分享一下以前写的 C 代码，来看看 互斥锁，自旋锁和原子操作的 demo 互斥锁 临界区资源已经被1个线程占用...函数中创建 10 个线程 线程函数中调用 inc 做数据的增加 分别使用 互斥锁，自旋锁，和原子操作，来进行控制 #include #include #include...自旋锁或者是原子操作看看效果进行对比一下 2、mutex、lock、atomic 性能对比 思路还是和上面的思路类型，咱们可以通过下面的代码来实际初步看看 mutex、lock、atomic 各自的性能...//并发 //互斥锁mutex // 如果获取不到资源会让出cpu // 使用场景 // 共享区域执行的内容较多的情况 //自旋锁spinlock // 如果获取不到资源，会原地自旋，忙等 // 使用场景...自旋锁，原子操作，数据都能如我所愿的累加正确，在时间上面他们还是有一定的差异： 自旋锁 和 互斥锁 在此处的案例性能差不多，但是原子操作相对就快了很多 欢迎点赞，关注，收藏 朋友们，你的支持和鼓励，是我坚持分享
linux内核中有多种内核锁，内核锁的作用是： 多核处理器下，会存在多个进程处于内核态的情况，而在内核态下，进程是可以访问所有内核数据的，因此要对共享数据进行保护，即互斥处理； linux内核锁机制有信号量...4.2、Linux内核两组原子操作接口： 1、原子整数操作 原子操作通常针对int或bit类型的数据，但是Linux并不能直接对int进行原子操作，而只能通过atomic_t的数据结构来进行。...(0); //定义原子变量v,并初始化为0; 3 4 atomic_read(atomic_t* v); //返回原子变量v的值; 5 6 void atomic_add(int...为 1 ，将原子变量减 一 为 0 ，函数返回 true ，再 ！...true 为 假 ，if 里面的代码不执行；这样打开了、并使用该驱动， 原子变量变为 0； 如果再有进程来打开驱动程序，0-1 = 负1，返回 false ，if 条件成立，运行里面的代码，将原子变量加一恢复到
2.var mutex sync.Mutex 定义一个互斥锁变量，使用atomic进行相关的原子操作，对于操作的变量需要读取访问时，Lock()这个mutex 来确保对该变量的独占访问，操作完成后 Unlock
原子锁是多线程编程中的一个特色。然而，在平时的软件编写中，原子锁的使用并不是很多。这其中原因很多，我想主要有两个方面。...其实，早在《多线程数据互斥》这篇博客中，我们就已经介绍过原子锁。本篇博客主要讨论的就是原子锁怎么使用。中间的一些用法只是我个人的一些经验，希望能够抛砖引玉，多听听大家的想法。...那么如果使用原子锁呢？...上面的范例只是介绍了统计功能中的原子锁。...那么怎么用原子锁代替传统的系统锁呢？
什么是原子操作 原子操作可以保证指令以原子的方式执行——执行过程不被打断，原子操作是多数无锁编程的基本前提。...总线锁会导致其他几个核在一定时钟周期内无法访问内存。虽然总线锁会影响其他核的性能，但比起操作系统级别的锁，已经轻量太多了。..., type value); type __sync_nand_and_fetch (type *ptr, type value); 代码讲解1：使用__sync_fetch_and_add操作全局变量.../atom_add_mutex count = 40000000, usetime = 3247131 usecs 可以看到，使用原子操作是使用互斥锁性能的5倍左右，随着冲突数量的增加，性能差距会进一步拉开...Alexander Sandler实测，原子操作性能大概是互斥锁的6-7倍左右。
原子变量比锁的粒度更细，量级更轻，并且对于在多处理器系统上实现高性能的并发代码来说是非常关键的。 原子变量类相当于一种泛化的 volatile 变量，能够支持原子的和有条件的读-改-写操作。...原子类在内部使用现代 CPU 支持的 CAS 指令来实现同步。这些指令通常比锁更快。 原子更新基本类型 AtomicBoolean - 原子更新布尔类型。...AtomicInteger - 原子更新整型。 AtomicLong - 原子更新长整型。...AtomicLongArray - 原子更新长整型数组里的元素。 AtomicReferenceArray - 原子更新引用类型数组的元素。...该类将整型数值与引用关联起来，可用于原子的更新数据和数据的版本号，可以解决使用 CAS 进行原子更新时可能出现的 ABA 问题。
原子变量最主要的一个特点就是所有的操作都是原子的，synchronized关键字也可以做到对变量的原子操作。...只是synchronized的成本相对较高，需要获取锁对象，释放锁对象，如果不能获取到锁，还需要阻塞在阻塞队列上进行等待。而如果单单只是为了解决对变量的原子操作，建议使用原子变量。...关于原子变量的介绍，主要涉及以下内容： 原子变量的基本概念 通过AtomicInteger了解原子变量的基本使用 通过AtomicInteger了解原子变量的基本原理 AtomicReference的基本使用...我们先看一段synchronized关键字保证变量原子性的代码： ? 简单的count++操作，线程对象首先需要获取到Counter 类实例的对象锁，然后完成自增操作，最后释放对象锁。...整个过程中，无论是获取锁还是释放锁都是相当消耗成本的，一旦不能获取到锁，还需要阻塞当前线程等等。
在这里我们可以引入 CAS算法 以及 原子变量 来解决。...- CAS 是一种无锁的非阻塞算法的实现。...原子变量 - 类的小工具包，支持在单个变量上解除锁的线程安全编程。事实上，此包中的类可将 volatile 值、字段和数组元素的概念扩展到那些也提供原子条件更新操作的类。...使用CAS算法 解决 原子性问题 /* * 二、原子变量：在 java.util.concurrent.atomic 包下提供了一些原子变量。...2.1 将序列号设置为原子性变量 image-20201101221443475 //使用AtomicInteger设置原子性变量 private AtomicInteger serialNumber
原子性布尔 AtomicBoolean AtomicBoolean 类为我们提供了一个可以用原子方式进行读和写的布尔值，它还拥有一些先进的原子性操作，比如 compareAndSet()。...compareAndSet() 方法是原子性的，因此在同一时间之内有单个线程执行它。因此 compareAndSet() 方法可被用于一些类似于锁的同步的简单实现。...原子性整型 AtomicInteger AtomicInteger 类为我们提供了一个可以进行原子性读和写操作的 int 变量，它还包含一系列先进的原子性操作，比如 compareAndSet()。...原子性长整型 AtomicLong AtomicLong 类为我们提供了一个可以进行原子性读和写操作的 long 变量，它还包含一系列先进的原子性操作，比如 compareAndSet()AtomicLong...原子性引用型 AtomicReference AtomicReference 提供了一个可以被原子性读和写的对象引用变量。
一、原子变量类简介 为何需要原子变量类 保证线程安全是 Java 并发编程必须要解决的重要问题。Java 从原子性、可见性、有序性这三大特性入手，确保多线程的数据一致性。...volatile 是轻量级的锁（自然比普通锁性能要好），它保证了共享变量在多线程中的可见性，但无法保证原子性。所以，它只能在一些特定场景下使用。...为了兼顾原子性以及锁带来的性能问题，Java 引入了 CAS （主要体现在 Unsafe 类）来实现非阻塞同步（也叫乐观锁）。并基于 CAS ，提供了一套原子工具类。...原子变量类的作用 原子变量类 比锁的粒度更细，更轻量级，并且对于在多处理器系统上实现高性能的并发代码来说是非常关键的。原子变量将发生竞争的范围缩小到单个变量上。...原子变量类相当于一种泛化的 volatile 变量，能够支持原子的、有条件的读/改/写操作。 原子类在内部使用 CAS 指令（基于硬件的支持）来实现同步。这些指令通常比锁更快。
原子变量最主要的一个特点就是所有的操作都是原子的，synchronized关键字也可以做到对变量的原子操作。...只是synchronized的成本相对较高，需要获取锁对象，释放锁对象，如果不能获取到锁，还需要阻塞在阻塞队列上进行等待。而如果单单只是为了解决对变量的原子操作，建议使用原子变量。...关于原子变量的介绍，主要涉及以下内容： 原子变量的基本概念 通过AtomicInteger了解原子变量的基本使用 通过AtomicInteger了解原子变量的基本原理 AtomicReference的基本使用...使用FieldUpdater操作非原子变量的字段属性 经典的ABA问题的解决 一、原子变量的基本概念 原子变量保证了该变量的所有操作都是原子的，不会因为多线程的同时访问而导致脏数据的读取问题...整个过程中，无论是获取锁还是释放锁都是相当消耗成本的，一旦不能获取到锁，还需要阻塞当前线程等等。
Linux并不提供真正的线程，只提供了LWP，但是程序员用户不管LWP，只要线程。...实际上对变量做–的时候，对应三条汇编语句，未来会对应三条汇编语句！所以很明显，++、–不是原子性的，不是一条语句。 单纯的++或者++都不是原子的，有可能会有数据一致性的问题。...实际上就是需要一把锁，Linux提供的这把锁就叫互斥量，如果一个线程持有锁，那么其他的线程就无法进来访问了。...加锁的过程其实是原子的 谁持有锁，谁就进入临界区！...互斥锁实现原子性原理 单纯的i++,++i都不是原子的，会导致数据不一致问题 从汇编谈加锁:为了实现互斥锁操作，大多数体系结构提供了swap和exchange指令,作用是把寄存器和内存单元的数据直接做交换
举一个编码中的例子 package main import ( "fmt" "sync" ) // 全局变量 var num int64 var wg sync.WaitGroup func...20000000，每一个协程计算 10000000 次，可是实际结果却是 10378923 每一次计算的结果还不一样，出现这个问题的原因就是上述提到的资源竞争 两个 goroutine 协程在访问和修改num变量..."fmt" "sync" ) // 全局变量 var num int64 var wg sync.WaitGroup var lock sync.Mutex func add() { for...加互斥锁 互斥锁的 add函数 是并发安全的，因为拿不到互斥锁会阻塞，所以加锁性能开销大 20000 14.9586ms 使用原子操作 原子操作的 add函数 是并发安全，性能优于加锁的 20000...9.9726ms 总结 分享了锁是什么，用来做什么 分享了互斥锁，读写锁，以及其区别和应用场景 分享了原子操作 大家感兴趣可以去看看锁的实现，里面也是有使用原子操作 欢迎点赞，关注，收藏 朋友们
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