Futex用户态操作

新书上市《深入解析Android 5.0系统》

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Futex的系统调用FUTEX_WAIT和FUTEX_WAKE只是用来挂起或者唤醒进程，Futex的同步机制还包括用户态下的判断操作。用户态下的操作没有固定的函数调用，只是一种检测共享变量的方法。下面将介绍如何将Futex用于临界区。

首先需要创建一个整型计数器作为Futex变量，如果是进程间同步，这个变量必须位于共享内存。Futex变量的初始值为0。

当进程或线程尝试持有锁的时候，检查Futex变量的值是否为0。如果是，则将Futex变量的值设为1以后再继续，如果不是，将Futex变量的值设为2以后再执行FUTEX_WAIT()的系统调用进入等待。

前面的值0表示无锁的状态，1表示有锁无竞争的状态，2表示有竞争的状态。

当进程或线程释放锁的时候，如果Futex变量的值为1，说明没有其他的线程在等待锁，这样把Futex变量的值设为0就结束了。如果Futex变量的值为2，说明还有线程在等待锁，将Futex变量的值设为0，同时还需要执行FUTEX_WAKE()系统调用来唤醒等待的进程。

在对Futex变量操作时，比较和赋值操作必须是原子的。Bionic提供了用于这种原子操作的函数__bionic_cmpxchg()，这个函数的原型如下：

int__bionic_cmpxchg(int32_t old_value, int32_t new_value, volatileint32_t* ptr)

这个函数会比较ptr地址中的值和old_value的值，相等则将new_value赋予ptr指向的地址。函数如果成功则返回0，否则返回非0。