（11）muduo_base庫源碼分析：原子性

1.爲什麼需要原子性操作

• x++;
  （1）從內存中讀x的值到寄存器中，對寄存器加1，再把新值寫回x所處的內存地址
  （2）我們希望x的值被2個線程加2次，最後等於12，但是卻等於11
  
• 解決原子問題方法1：使用鎖
  當一個線程進入這個區域的時間，另一個線程就不能訪問的該區域的資源，必須等到另外一個線程unlock，方可進入，但會引起鎖競爭問題

lock
x++
unlock

• 解決原子問題方法2：使用原子操作
  （1）將下面看成一個整體
  
  （2）gcc提供原子性操作
  下面的操作是原子的，也就是說是線程安全的；
  鎖的開銷比原子性開銷大

// 原子自增操作，*ptr+value
type __sync_fetch_and_add (type *ptr, type value)


// 原子比較和交換（設置）操作，先比較，後交換(設置)
//若*ptr == oldval，則*ptr=newvl，並返回oldval
//返回bool類型，若*ptr == oldval，則返回爲真，再設置；若比較失敗，則返回false，也不會設置
type __sync_val_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval)
bool __sync_bool_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval)

// 原子賦值操作，*ptr=value
type __sync_lock_test_and_set (type *ptr, type value)
//一般設置native，讓系統自動檢測本地cpu的類型
使用這些原子性操作，編譯的時候需要加-march=cpu-type

2.Atomic.h代碼分析

• Atomic.h代碼分析

// Use of this source code is governed by a BSD-style license
// that can be found in the License file.
//
// Author: Shuo Chen (chenshuo at chenshuo dot com)

#ifndef MUDUO_BASE_ATOMIC_H
#define MUDUO_BASE_ATOMIC_H

#include "muduo/base/noncopyable.h"

#include <stdint.h>

namespace muduo
{

namespace detail
{
template<typename T>//T表示傳遞進來的類型
class AtomicIntegerT : noncopyable //表示AtomicIntegerT類型是不可以拷貝的，就是將=運算符做成私有的
{
 public:
  AtomicIntegerT()
    : value_(0)
  {
  }

  // uncomment if you need copying and assignment
  //
  // AtomicIntegerT(const AtomicIntegerT& that)
  //   : value_(that.get())
  // {}
  //
  // AtomicIntegerT& operator=(const AtomicIntegerT& that)
  // {
  //   getAndSet(that.get());
  //   return *this;
  // }

  T get()
  {
    // in gcc >= 4.7: __atomic_load_n(&value_, __ATOMIC_SEQ_CST)
    //先比較在設置：若value==0，就將value的值設置爲0，並返回value的值；若不相等，則直接返回value
    return __sync_val_compare_and_swap(&value_, 0, 0);
  }

  T getAndAdd(T x)
  {
    // in gcc >= 4.7: __atomic_fetch_add(&value_, x, __ATOMIC_SEQ_CST)
    //先獲取再加，返回的是沒有修改過的value的值，再加x
    return __sync_fetch_and_add(&value_, x);
  }

  T addAndGet(T x)
  {
    //先加後獲取
    return getAndAdd(x) + x;
  }

  T incrementAndGet()
  {
    //自增，先加後獲取
    return addAndGet(1);
  }

  T decrementAndGet()
  {
    //自減，先減後獲取
    return addAndGet(-1);
  }

  void add(T x)
  {
    getAndAdd(x);
  }

  void increment()
  {
    incrementAndGet();
  }

  void decrement()
  {
    decrementAndGet();
  }

  T getAndSet(T newValue)
  {
    // in gcc >= 4.7: __atomic_exchange_n(&value, newValue, __ATOMIC_SEQ_CST)
    //返回原來的值，並設置其爲新值
    return __sync_lock_test_and_set(&value_, newValue);
  }

 private:
  volatile T value_;
};
}  // namespace detail

//模板實例化
typedef detail::AtomicIntegerT<int32_t> AtomicInt32;//32bit的原子性整數類
typedef detail::AtomicIntegerT<int64_t> AtomicInt64;

}  // namespace muduo

#endif  // MUDUO_BASE_ATOMIC_H

• 測試代碼目錄：
  （1）11\jmuduo\muduo\base\tests\Atomic_unittest.cc 來自於muduo\base\tests\Atomic_unittest.cc
  （2）11\jmuduo\muduo\base\tests\CMakeLists.txt來來自10的Timestamp的研究
  （3）11\jmuduo\muduo\base\Atomic.h來自於muduo\base\Atomic.h
  

==============================11\jmuduo\muduo\base\tests\CMakeLists.txt=========================================
add_executable(timestamp_unittest Timestamp_unittest.cc)
target_link_libraries(timestamp_unittest muduo_base)

add_executable(atomic_unittest Atomic_unittest.cc)
#target_link_libraries(atomic_unittest muduo_base)##這個例子只提供了頭文件，不鏈接muduo_base庫也可以

• 編譯和執行情況

位置參考：
jiwangreal@ubuntu:~/wangji/src/11/build/debug/bin$ ./atomic_unittest

結果啥都沒有，因爲assert都是真，所以沒啥輸出

3.如何實現無鎖隊列？

19：18

• 參考：

無鎖隊列的實現
https://coolshell.cn/articles/8239.html