从ObjectPool到CAS指令( 三 ) _生活百科

lock前缀的指令在执行期间会锁住总线，使得其它处理器暂时无法通过总线访问内存，很显然，这个开销很大。

现在 - P6以后时代（锁缓存），在新的处理器中，Intel使用缓存锁定来保证指令执行的原子性，缓存锁定将大大降低lock前缀指令的执行开销。

现在这里的锁缓存（Cache Locking）就是用了Ringbus + MESI协议。
MESI协议是 Cacheline 四种状态的首字母的缩写，分别是修改（Modified）态、独占（Exclusive）态、共享（Shared）态和失效（Invalid）态。Cache 中缓存的每个 Cache Line 都必须是这四种状态中的一种。

修改态（Modified），如果该 Cache Line 在多个 Cache 中都有备份，那么只有一个备份能处于这种状态，并且“dirty”标志位被置上。拥有修改态 Cache Line 的 Cache 需要在某个合适的时候把该 Cache Line 写回到内存中。但是在写回之前，任何处理器对该 Cache Line在内存中相对应的内存块都不能进行读操作。Cache Line 被写回到内存中之后，其状态就由修改态变为共享态。

独占态（Exclusive），和修改状态一样，如果该 Cache Line 在多个 Cache 中都有备份，那么只有一个备份能处于这种状态，但是“dirty”标志位没有置上，因为它是和主内存内容保持一致的一份拷贝。如果产生一个读请求，它就可以在任何时候变成共享态。相应地，如果产生了一个写请求，它就可以在任何时候变成修改态。

共享态（Shared），意味着该 Cache Line 可能在多个 Cache 中都有备份，并且是相同的状态，它是和内存内容保持一致的一份拷贝，而且可以在任何时候都变成其他三种状态。

失效态（Invalid），该 Cache Line 要么已经不在 Cache 中，要么它的内容已经过时。一旦某个Cache Line 被标记为失效，那它就被当作从来没被加载到 Cache 中。

总得来说，若干个CPU核心通过Ringbus连到一起。每个核心都维护自己的Cache的状态。如果对于同一份内存数据在多个核里都有Cache，则状态都为S（Shared）。
一旦有一核心改了这个数据（状态变成了M），其他核心就能瞬间通过Ringbus感知到这个修改，从而把自己的Cache状态变成I（Invalid），并且从标记为M的Cache中读过来。同时，这个数据会被原子的写回到主存。最终，Cache的状态又会变为S 。
关于MESI协议更详细的信息就不在本文中介绍了，在计算机操作系统和体系结构相关书籍和资料中有更详细的介绍。
然后compxchg这个指令就很简单了，和我们之前提到的一样，比较两个地址中的值是否相等，如果相等的话那么就修改。
Interlocked类中的其它方法也是同样的原理，我们可以看看Add之类的方法，同样是在对应的操作指令前加了lock指令。

文章插图
总结本文主要是带大家看了下ObjectPool的源码，然后看了看ObjectPool能实现无锁线程安全的最大功臣Interlocked.CompareExchange方法；然后通过汇编代码了解了一下Interlocked类中的一些方法是如何做到原子性的。
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