在布尔值上使用比较和交换进行锁定

Question

我正在试验atomic_compare_and_swap函数，以便对std::atomic<bool>执行基本锁。

我所期望的行为是，第二个线程，即Consume，将在while循环中的Access::get()开始时一直被阻塞，直到原子lock_被设置为true。

由于我介绍的sleeps，它始终是第一个将原子设置为true的线程，以防止第二个线程继续进行。

不幸的是，情况并非如此，我可以看到，第二个线程会立即执行，并且完全不会被阻塞。

我做错了什么？

我正在使用g++4.9 on Lubuntu

class Access
{
  atomic<bool> lock_;
  bool         UNLOCKED_;

public:
  Access() : lock_(false), UNLOCKED_(false){}

  void set()
  {
    // lock
    while(!atomic_compare_exchange_strong(&lock_, &UNLOCKED_, true)) {}                 
    this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(20));      
    cout << "set" << endl;   
  }

  void get()
  {
    // lock
    while(!atomic_compare_exchange_strong(&lock_, &UNLOCKED_, true)){} 
    cout << "get" << endl;        
  }
};

Access gTest; // global

void Produce() { gTest.set(); }

void Consume() { gTest.get(); }

int main() {
  thread producer(Produce);
  this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));
  thread consumer(Consume);
  producer.join();
  consumer.join();
  return 0;
}

Answer 1

当生产者线程执行set()和CAS循环时，它将看到UNLOCKED_和lock_的值是相同的(false)，将lock_设置为true，并返回true。因此，循环退出，此线程等待20秒。

同时，你所施加的3秒延迟

this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));

main()仍然在滴答作响，当它过期时，使用者线程执行get()，而UNLOCKED_循环将首先看到UNLOCKED_是false，但lock_是真的(因为它是由生产者设置的)，因此它再次将UNLOCKED_的值更新为true和自旋。在CAS循环的下一次迭代中，它将看到lock_和UNLOCKED_现在都是true (在上一次迭代中设置了UNLOCKED_)，并且循环出现了。