内联汇编(xv6)
内联汇编是一种语言的内部使用汇编的方式。通常，源码原理普通语言无法直接操作寄存器，源码原理ucosii源码而汇编代码可以。源码原理因此，源码原理内联汇编允许在特定语言（如C/C++）内部嵌入汇编代码，源码原理以提升性能。源码原理本文以C语言为例，源码原理介绍内联汇编的源码原理基本形式、扩展形式以及操作约束等内容。源码原理
内联汇编的源码原理基本形式包括使用`asm`关键字来声明汇编表达式，并可选使用`volatile`关键字告诉编译器不进行优化。源码原理汇编代码需遵循规则，如指令需用双引号括起，指令间用`;`分隔，且双引号内指令数量不限，但需确保指令与双引号间的连续性。
内联汇编的扩展形式添加了Output、Input和Clobber/Modify三个部分。Output部分指定汇编结果传输给C语言变量，Input部分则表示C语言数据传给汇编使用。Clobber/Modify部分则用于告知编译器可能破坏寄存器或内存数据，以便编译器提前保护。
寄存器约束表示要求编译器使用指定寄存器进行数据传输。常见的约束包括`eax`、`ebx`等。内存约束则允许直接访问内存，无需使用寄存器作为中介。立即数约束用于指定直接数值，通常在Input部分使用。通用约束则允许使用相同的寄存器传输多个变量。
修饰符如`=`和`+`分别用于指定变量是输入还是输出，以及是否需要更新变量。占位符如`%0`用于引用操作数，序号占位符用于编号引用，名称占位符则允许通过变量名引用。
以上内容仅是内联汇编的简介。实际应用中，内联汇编用于实现性能敏感代码段的优化，如系统调用、ogame源码2017设备I/O操作、位操作等。使用内联汇编时，开发者需熟悉汇编语言指令集和其与C语言的交互方式，以确保代码的正确性和高效性。
本文还介绍了xv6操作系统中使用内联汇编实现的几个功能函数，如输入输出操作、字符串处理等。这些函数通过内联汇编实现，以利用x架构的低级特性。xv6的源代码中涉及内联汇编的部分展示了如何结合C语言和汇编代码，实现特定功能的优化。
内联汇编提供了在高阶语言中直接调用汇编代码的能力，这在处理性能敏感任务时非常有用。然而，其使用需要谨慎，因为不当的使用可能导致代码难以理解、维护和错误。在实际开发中，应权衡性能需求与代码可读性和可维护性。
本文内容仅为内联汇编和xv6中内联汇编应用的简要介绍。若有疑问或错误之处，欢迎指正。对于希望深入学习内联汇编的开发者，建议进一步探索其在不同操作系统和编程环境中的应用案例。
七天杀上GitHub榜首！Java并发编程深度解析实战，JUC底层原理揭秘
在多核CPU和多线程技术普及的当今，我们面对的不再是多年前对于线程开启时机的问题。如今，无论是开发人员还是技术开发者，都需要深入了解多线程技术的方方面面。本文将从操作系统原理的角度，全面解析多线程技术，涵盖基础知识到高级进阶，分享作者多年的工作经验和踩坑后的教训。
多线程编程技术已经成为现代软件开发不可或缺的部分。然而，对于很多开发者来说，尽管有各种库和运行环境对操作系统多线程接口的封装，他们仍然面对着复杂的多线程逻辑，甚至只是aspx源码使用简单调用库的“业务”程序员。本文旨在从基础出发，深入浅出地讲解多线程技术的各个层面。
本文分为章，从Java线程的实践及原理揭秘开始，逐步深入到synchronized实现原理、volatile解决可见性和有序性问题、J.U.C中的重入锁和读写锁、线程通信中的条件等待机制、J.U.C并发工具集实战、并发编程必备工具、阻塞队列设计原理及实现、并发安全集合原理及源码、线程池设计原理、以及Java并发编程中的异步编程特性。每一章节都基于作者的经验总结和踩坑后的教训，为读者提供全面而深入的指导。
如果您对这份手册感兴趣并希望深入学习，欢迎您点赞并关注。获取完整内容的方式非常简单，只需点击下方链接即可。让我们一起探索多线程技术的奥秘，提升编程技能，迈向技术的高峰。
编程「锁」事｜详解乐观锁 CAS 的技术原理
本文深入探讨乐观锁的核心实现方式——CAS（Compare And Swap）技术原理。CAS是一种在多线程环境下实现同步功能的机制，相较于悲观锁的加锁操作，CAS允许在不使用锁的情况下实现多线程间的变量同步。Java的并发包中的原子类正是利用CAS实现乐观锁。
CAS操作包含三个操作数：需要更新的内存值V、进行比较的预期数值A和要写入的值B。其逻辑是将内存值V与预期值A进行比较，当且仅当V值等于A时，通过原子方式用新值B更新V值（“比较+更新”整体是一个原子操作），否则不执行任何操作。一般情况下，更新操作会不断重试直至成功。
以Java.util.concurrent.atomic并发包下的AtomicInteger原子整型类为例，分析其CAS底层实现机制。方法`atomicData.incrementAndGet()`内部通过Unsafe类实现。Unsafe类是底层硬件CPU指令复制工具类，关键在于compareAndSet（）方法的返回结果。
`unsafe.compareAndSwapInt(this,seafile源码分析 valueOffset, expect, update)`
此方法中，参数`this`是Unsafe对象本身，用于获取value的内存偏移地址。`valueOffset`是value变量的内存偏移地址，`expect`是期望更新的值，`update`是要更新的最新值。如果原子变量中的value值等于`expect`，则使用`update`值更新该值并返回true，否则返回false。
至于`valueOffset`的来源，这里提到value实际上是volatile关键字修饰的变量，以保证在多线程环境下的内存可见性。
CAS的底层是Unsafe类。如何通过`Unsafe.getUnsafe()`方法获得Unsafe类的实例？这是因为AtomicInteger类在rt.jar包下，因此通过Bootstrap根类加载器加载。Unsafe类的具体实现可以在hotspot源码中找到，而unsafe.cpp中的C++代码不在本文详细分析范围内。对CAS实现感兴趣的读者可以自行查阅。
CAS底层的Unsafe类在多处理器上运行时，为cmpxchg指令添加lock前缀（lock cmpxchg），在单处理器上则无需此步骤（单处理器自身维护单处理器内的顺序一致性）。这一机制确保了CAS操作的原子性。
最后，同学们会发现CAS的操作与原子性密切相关。CPU如何实现原子性操作是一个深入的话题，有机会可以继续探索。欢迎在评论区讨论，避免出现BUG！点赞转发不脱发！
源码分析： Java中锁的种类与特性详解
在Java中存在多种锁，包括ReentrantLock、Synchronized等，它们根据特性与使用场景可划分为多种类型，如乐观锁与悲观锁、可重入锁与不可重入锁等。本文将结合源码深入分析这些锁的设计思想与应用场景。
锁存在的意义在于保护资源，防止多线程访问同步资源时出现预期之外的错误。举例来说，当张三操作同一张银行卡进行转账，如果银行不锁定账户余额，可能会导致两笔转账同时成功，违背用户意图。纯源码模式因此，在多线程环境下，锁机制是必要的。
乐观锁认为访问资源时不会立即加锁，仅在获取失败时重试，通常适用于竞争频率不高的场景。乐观锁可能影响系统性能，故在竞争激烈的场景下不建议使用。Java中的乐观锁实现方式多基于CAS（比较并交换）操作，如AQS的锁、ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore等。CAS类实现不能完全保证线程安全，使用时需注意版本号管理等潜在问题。
悲观锁则始终在访问同步资源前加锁，确保无其他线程干预。ReentrantLock、Synchronized等都是典型的悲观锁实现。
自旋锁与自适应自旋锁是另一种锁机制。自旋锁在获取锁失败时采用循环等待策略，避免阻塞线程。自适应自旋锁则根据前一次自旋结果动态调整等待时间，提高效率。
无锁、偏向锁、轻量级锁与重量级锁是Synchronized的锁状态，从无锁到重量级锁，锁的竞争程度与性能逐渐增加。Java对象头包含了Mark Word与Klass Pointer，Mark Word存储对象状态信息，而Klass Pointer指向类元数据。
Monitor是实现线程同步的关键，与底层操作系统的Mutex Lock相互依赖。Synchronized通过Monitor实现，其效率在JDK 6前较低，但JDK 6引入了偏向锁与轻量级锁优化性能。
公平锁与非公平锁决定了锁的分配顺序。公平锁遵循申请顺序，非公平锁则允许插队，提高锁获取效率。
可重入锁允许线程在获取锁的同一节点多次获取锁，而不可重入锁不允许。共享锁与独占锁是另一种锁分类，前者允许多个线程共享资源，后者则确保资源的独占性。
本文通过源码分析，详细介绍了Java锁的种类与特性，以及它们在不同场景下的应用。了解这些机制对于多线程编程至关重要。此外，还有多种机制如volatile关键字、原子类以及线程安全的集合类等，需要根据具体场景逐步掌握。
7个连环问题揭开java多线程背后的核心原理！
摘要：很多java入门新人一想到java多线程， 就会觉得很晕很绕，什么可见不可见的，也不了解为什么sync怎么就锁住了代码。很多java入门新人一想到java多线程， 就会觉得很晕很绕，什么可见不可见的，也不了解为什么sync怎么就锁住了代码。
因此我在这里会提多个问题，如果能很好地回答这些问题，那么算是你对java多线程的原理有了一些了解，也可以借此学习一下这背后的核心原理。
Q: java中的主内存和工作内存是指什么？
A:java中， 主内存中的对象引用会被拷贝到各线程的工作内存中， 同时线程对变量的修改也会反馈到主内存中。
主内存对应于java堆中的对象实例部分（物理硬件的内存）
工作内存对应于虚拟机栈中的部分区域（ 寄存器，高速缓存）
工作内存中是拷贝的工作副本
拷贝副本时，不会吧整个超级大的对象拷贝过来， 可能只是其中的某个基本数据类型或者引用。
因此我们知道各线程使用内存数据时，其实是有主内存和工作内存之分的。并不是一定每次都从同一个内存里取数据。
或者理解为大家使用数据时之间有一个缓存。
Q: 多线程不可见问题的原因是什么？
A:这里先讲一下虚拟机定义的内存原子操作：
lock: 用于主内存， 把变量标识为一条线程独占的状态
unlock : 主内存， 把锁定状态的变量释放
read: 读取， 从主内存读到工作线程中
load: 把read后的值放入到 工作副本中
use： 使用工作内存变量， 传给工作引擎
assign赋值: 把工作引擎的值传给工作内存变量
store： 工作内存中的变量传到主内存
write： 把值写入到主内存的变量中
根据这些指令，看一下面这个图， 然后再看之后的流程解释，就好理解了。
read和load、store、write是按顺序执行的， 但是中间可插入其他的操作。不可单独出现。
assgin之后， 会同步后主内存。即只有发生过assgin，才会做工作内存同步到主内存的操作。
新变量只能在主内存中产生
工作内存中使用某个变量副本时，必须先经历过assign或者load操作。 不可read后马上就use
lock操作可以被同一个线程执行多次，但相应地解锁也需要多次。
执行lock时，会清空工作内存中该变量的值。 清空后如果要使用，必须重新做load或者assign操作
unlock时，需要先把数据同步回主内存，再释放。
因此多线程普通变量的读取和写入操作存在并发问题， 主要在于2点：
只有assgin时， 才会更新主内存， 但由于指令重排序的情况，导致有时候某个assine指令先执行，然后这个提前被改变的变量就被其他线程拿走了，以至于其他线程无法及时看到更新后的内存值。
assgin时从工作内存到主内存之间，可能存在延迟，同样会导致数据被提前取走存到工作线程中。
Q: 那么volatile关键字为什么就可以实现可见性？可见性就是并发修改某个值后，这个值的修改对其他线程是马上可见的。
A: java内存模型堆volatile定义了以下特殊规则：
当一个线程修改了该变量的值时，会先lock住主存， 再立刻把新数据同步回内存。
使用该值时，其他工作内存都要从主内存中刷新！
这个期间会禁止对于该变量的指令重排序
禁止指令重排序的原理是在给volatile变量赋值时，会加1个lock动作， 而前面规定的内存模型原理中， lock之后才能做load或者assine，因此形成了1个内存屏障。
Q: 上面提到lock后会限制各工作内存要刷新主存的值load进来后才能用， 这个在底层是怎么实现的？
A:利用了cpu的总线锁+ 缓存一致性+ 嗅探机制实现， 属于计算机组成原理部分的知识。
这也就是为什么violate变量不能设置太多，如果设置太多，可能会引发总线风暴，造成cpu嗅探的成本大大增加。
Q: 那给方法加上synchronized关键字的原理是什么？和volatie的区别是啥？
A:
synchronized的重量级锁是通过对象内部的监视器（monitor）实现
monitor的线程互斥就是通过操作系统的mutex互斥锁实现的，而操作系统实现线程之间的切换需要从用户态到内核态的切换，所以切换成本非常高。
每个对象都持有一个moniter对象
具体流程如下：
首先，class文件的方法表结构中有个访问标志access_flags， 设置ACC_SYNCHRONIZED标志来表示被设置过synchronized。
线程在执行方法前先判断access_flags是否标记ACC_SYNCHRONIZED，如果标记则在执行方法前先去获取monitor对象。
获取成功则执行方法代码且执行完毕后释放monitor对象
如果获取失败则表示monitor对象被其他线程获取从而阻塞当前线程
注意，如果是sync{ }代码块，则是通过在代码中添加monitorEnter和monitorExit指令来实现获取和退出操作的。
如果对C语言有了解的，可以看看这个大哥些的文章Java精通并发-通过openjdk源码分析ObjectMonitor底层实现
Q: synchronized每次加锁解锁需要切换内核态和用户态， jvm是否有对这个过程做过一些优化？
A:jdk1.6之后， 引入了锁升级的概念，而这个锁升级就是针对sync关键字的
锁的状态总共有四种，级别由低到高依次为：无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁
四种状态会随着竞争的情况逐渐升级，而且是不可逆的过程，只能进行锁升级（从低级别到高级别），不能锁降级（高级别到低级别）
因此sync关键字不是一开始就直接使用很耗时的同步。而是一步步按照情况做升级
当对象刚建立，不存在锁竞争的时候， 每次进入同步方法/代码块会直接使用偏向锁
偏向锁原理： 每次尝试在对象头里设置当前使用这个对象的线程id， 只做一次，如果成功了就设置好threadId， 只要没有出现新的thread访问且markWord被修改，那么久）
2. 当发现对象头的线程id要被修改时，说明存在竞争时。升级为轻量级锁
轻量级锁采用的是自旋锁，如果同步方法/代码块执行时间很短的话，采用轻量级锁虽然会占用cpu资源但是相对比使用重量级锁还是更高效的。 CAS的对象是对象头的Mark Word， 此时仍然不会去调系统底层的方法做阻塞。
3. 但是如果同步方法/代码块执行时间很长，那么使用轻量级锁自旋带来的性能消耗就比使用重量级锁更严重，这时候就会升级为重量级锁，也就是上面那个问题中提到的操作。
Q: 锁只可以升级不可以降级, 确定是都不能降级吗？
A:有可能被降级， 不可能存在共享资源竞争的锁。java存在一个运行期优化的功能需要开启server模式外加+DoEscapeAnalysis表示开启逃逸分析。
如果运行过程中检测到共享变量确定不会逃逸，则直接在编译层面去掉锁
举例：StringBuffer.append().append()
例如如果发现stringBuffer不会逃逸，则就会去掉这里append所携带的同步
而这种情况肯定只能发生在偏向锁上， 所以偏向锁可以被重置为无锁状态。
本文分享自华为云社区，作者：breakDraw。
Volatile的实现原理(看这篇就够了)
探讨并发编程的核心要素——原子性、可见性与有序性，Volatile作为关键角色，在多线程环境中确保了可见性与有序性，成为轻量级同步机制的代表。本文旨在全面剖析Volatile的实现原理，通过理论与实践相结合的方式，帮助读者深入理解并熟练掌握Volatile变量的正确运用。
Volatile关键字与Java内存模型
在深入探讨Volatile前，首先回顾Java内存模型的三要素——原子性、可见性与有序性，这是并发编程的基石。
1. 原子性
原子性指的是不可分割的操作，确保操作要么全成功要么全失败。例如，简单的读取与赋值操作是原子的，而复杂的操作如自增、加法等则不是。
2. 可见性
当一个线程修改共享变量时，其他线程能够立即访问到修改后的值。
3. 有序性
编译器与处理器为优化性能可能改变指令顺序，但这种重排序不影响单线程执行，却可能干扰多线程执行的正确性。
Volatile的作用与限制
Volatile作为类型修饰符，为共享变量赋予了两层语义：确保多线程下的可见性与禁止指令重排序。然而，它只能保证单次读写操作的原子性，对于复杂操作如自增等不适用。
Java内存模型详解
Java内存模型（JMM）提供了一组规则，定义了变量在主内存与工作内存中的访问方式，以实现跨平台的一致性。
1. 变量存储在主内存
每个线程拥有自己的工作内存，用于存储变量的副本，线程间变量传递需通过主内存同步。
2. 独立的工作内存
每个线程独立，其工作内存中变量的副本仅线程可见，不与其他线程共享。
Volatile的实现原理
Volatile通过特定的内存模型操作确保可见性与有序性，其原理基于Java内存模型的规则，通过lock、unlock、read、load等操作实现。
1. lock
锁定共享变量，确保线程独占。
2. unlock
解除锁定，其他线程有机会访问。
3. read
从主内存读取变量值。
4. load
将读取值存储到工作内存。
5. use
将值传递给代码执行引擎。
6. assign
将处理结果回写到工作内存。
7. store
将工作内存更新同步至主内存。
8. write
最终写入共享变量。
指令规则
Volatile通过上述操作确保多线程环境中的可见性与有序性，实现内存模型的规则。
源码案例
本文介绍了Volatile的实现原理，包括理论知识与源码实例，帮助读者理解其在并发编程中的应用。欲了解更多内容，欢迎访问作者主页获取视频详解与技术连载。
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