CAS 原理剖析

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源码在atomic_linux_x86.inline.hpp中

openjdk-8u40-src-b25-10_feb_2015\openjdk\hotspot\src\os_cpu\linux_x86\vm\atomic_linux_x86.inline.hpp

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

这是一段小汇编，__asm__说明是ASM汇编，__volatile__禁止编译器优化

os::is_MP判断当前系统是否为多核系统，如果是就给总线加锁，所以同一芯片上的其他处理器就暂时不能通过总线访问内存，保证了该指令在多处理器环境下的原子性。

在正式解读这段汇编前，我们来了解下嵌入汇编的基本格式：

asm ( assembler template
    : output operands                  /* optional */
    : input operands                   /* optional */
    : list of clobbered registers      /* optional */
    );

• template就是cmpxchgl %1,(%3)表示汇编模板

• output operands表示输出操作数,=a对应eax寄存器

• input operand 表示输入参数，%1 就是exchange_value, %3是dest, %4就是mp， r表示任意寄存器，a还是eax寄存器

• list of clobbered registers就是些额外参数，cc表示编译器cmpxchgl的执行将影响到标志寄存器, memory告诉编译器要重新从内存中读取变量的最新值，这点实现了volatile的感觉。

那么表达式其实就是cmpxchgl exchange_value ,dest，我们会发现%2也就是compare_value没有用上，这里就要分析cmpxchgl的语义了。cmpxchgl末尾l表示操作数长度为4，上面已经知道了。cmpxchgl会默认比较eax寄存器的值即compare_value和exchange_value的值，如果相等，就把dest的值赋值给exchange_value,否则，将exchange_value赋值给eax。具体汇编指令可以查看Intel手册CMPXCHG

最终，JDK通过CPU的cmpxchgl指令的支持，实现AtomicInteger的CAS操作的原子性。