<aside> 💡

threads-locks.pdf

</aside>

最初的lock 通过开关中断实现互斥：

1 void lock() {
2 DisableInterrupts();
3 }
4 void unlock() {
5 EnableInterrupts();
6 }

有三个缺点：

• 开关中断的特权等级太大
• 对多核处理器无效
• 关闭中断过长时间可能会导致 system problems

第一次尝试：

1 typedef struct __lock_t { int flag; } lock_t;
2
3 void init(lock_t *mutex) {
4 // 0 -> lock is available, 1 -> held
5 mutex->flag = 0;
6 }
7
8 void lock(lock_t *mutex) {
9 while (mutex->flag == 1) // TEST the flag
10 ; // spin-wait (do nothing)
11 mutex->flag = 1; // now SET it!
12 }
13
14 void unlock(lock_t *mutex) {
15 mutex->flag = 0;
16 }

最简单的 spinlock 实现，但有个问题：mutex->flag = 1; mutex->flag = 0; 不是原子操作，被多个thread访问时，可能会发生 race condition 。

而且并未实现互斥功能。

✅ 第一种改进：基于 TestAndSet 的自旋锁（图 28.3，第 8 页）

📌 核心思想：利用硬件原子操作 TestAndSet()，使“测试+设置”变成不可分割的一步，避免竞态。

🔢 代码如下：

typedef struct __lock_t {
    int flag;
} lock_t;

void init(lock_t *lock) {
    lock->flag = 0; // 0 表示锁空闲
}

void lock(lock_t *lock) {
    while (TestAndSet(&lock->flag, 1) == 1)
        ; // 自旋等待直到获取锁
}

void unlock(lock_t *lock) {
    lock->flag = 0;
}

🔍 TestAndSet() 实现示意：