关于Test&Set原子性及锁获取场景死循环的疑问确认

问题场景判断 #

假设线程A持有锁，线程B尝试获取锁，若执行以下非原子的指令序列：

// 非原子的Test&Set模拟
r = M[addr]; // 线程B读取锁变量到寄存器
M[addr] = 0; // 线程A释放锁（将锁设为0）
M[addr] = 1; // 线程B将锁变量覆写为1

你的判断是正确的。

原因是：线程B读取到的锁变量值是线程A持有锁时的1，随后线程A释放锁把锁设为0，但线程B的后续指令会直接把锁覆写回1。此时锁变量被错误设为1，而线程B因读取的初始值是1，会认为自己没获取到锁，继续循环尝试，但实际上锁已经被它自己改成了1，最终会陷入无限循环。

原子Test&Set的观点验证 #

你认为“如果Test&Set是原子指令，这种情况就不会发生，因为两条指令之间不会有其他指令介入”的观点完全正确。

原子Test&Set的核心是将“读取锁变量值”和“设置锁变量为1”绑定为不可分割的原子操作，执行过程中其他线程的指令无法插入。线程B执行原子Test&Set时，要么完整读取当前锁值并设置为1，要么被其他线程的原子操作打断后重试，不会出现中间被线程A修改锁变量的情况。

当线程A持有锁时，线程B执行原子Test&Set会读取到1，获取锁失败；当线程A释放锁（锁设为0）后，线程B执行原子Test&Set会读取到0并原子性将锁设为1，成功获取锁，不会出现覆写锁导致的死循环问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Gwanho Kim