weakCompareAndSwap vs compareAndSwap

Eug*_*ene 11 java jvm jvm-hotspot compare-and-swap java-9

这个问题不是关于它们之间的区别 - 我知道什么是虚假故障以及为什么它会发生在LL/SC上.我的问题是,如果我使用的是intel x86并使用java-9(build 149),为什么它们的汇编代码有区别?

public class WeakVsNonWeak {

    static jdk.internal.misc.Unsafe UNSAFE = jdk.internal.misc.Unsafe.getUnsafe();

    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, SecurityException {

        Holder h = new Holder();
        h.setValue(33);
        Class<?> holderClass = Holder.class;
        long valueOffset = UNSAFE.objectFieldOffset(holderClass.getDeclaredField("value"));

        int result = 0;
        for (int i = 0; i < 30_000; ++i) {
            result = strong(h, valueOffset);
        }
        System.out.println(result);

    }

    private static int strong(Holder h, long offset) {
        int sum = 0;
        for (int i = 33; i < 11_000; ++i) {
            boolean result = UNSAFE.weakCompareAndSwapInt(h, offset, i, i + 1);
            if (!result) {
                sum++;
            }
        }
        return sum;

    }

    public static class Holder {

        private int value;

        public int getValue() {
            return value;
        }

        public void setValue(int value) {
            this.value = value;
        }
    }
}
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运行:

 java -XX:-TieredCompilation 
      -XX:CICompilerCount=1 
      -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions  
      -XX:+PrintIntrinsics 
      -XX:+PrintAssembly 
      --add-opens java.base/jdk.internal.misc=ALL-UNNAMED
      WeakVsNonWeak
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compareAndSwapInt的输出(相关部分):

     0x0000000109f0f4b8: movabs $0x111927c18,%rsi  ;   {metadata({method} {0x0000000111927c18} 'compareAndSwapInt' '(Ljava/lang/Object;JII)Z' in 'jdk/internal/misc/Unsafe')}
  0x0000000109f0f4c2: mov    %r15,%rdi
  0x0000000109f0f4c5: test   $0xf,%esp
  0x0000000109f0f4cb: je     0x0000000109f0f4e3
  0x0000000109f0f4d1: sub    $0x8,%rsp
  0x0000000109f0f4d5: callq  0x00000001098569d2  ;   {runtime_call SharedRuntime::dtrace_method_entry(JavaThread*, Method*)}
  0x0000000109f0f4da: add    $0x8,%rsp
  0x0000000109f0f4de: jmpq   0x0000000109f0f4e8
  0x0000000109f0f4e3: callq  0x00000001098569d2  ;   {runtime_call SharedRuntime::dtrace_method_entry(JavaThread*, Method*)}
  0x0000000109f0f4e8: pop    %r9
  0x0000000109f0f4ea: pop    %r8
  0x0000000109f0f4ec: pop    %rcx
  0x0000000109f0f4ed: pop    %rdx
  0x0000000109f0f4ee: pop    %rsi
  0x0000000109f0f4ef: lea    0x210(%r15),%rdi
  0x0000000109f0f4f6: movl   $0x4,0x288(%r15)
  0x0000000109f0f501: callq  0x00000001098fee40  ;   {runtime_call Unsafe_CompareAndSwapInt(JNIEnv_*, _jobject*, _jobject*, long, int, int)}
  0x0000000109f0f506: vzeroupper 
  0x0000000109f0f509: and    $0xff,%eax
  0x0000000109f0f50f: setne  %al
  0x0000000109f0f512: movl   $0x5,0x288(%r15)
  0x0000000109f0f51d: lock addl $0x0,-0x40(%rsp)
  0x0000000109f0f523: cmpl   $0x0,-0x3f04dd(%rip)        # 0x0000000109b1f050
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weakCompareAndSwapInt的输出:

  0x000000010b698840: sub    $0x18,%rsp
  0x0000010b698847: mov    %rbp,0x10(%rsp)
  0x000000010b69884c: mov    %r8d,%eax
  0x000000010b69884f: lock cmpxchg %r9d,(%rdx,%rcx,1)
  0x000000010b698855: sete   %r11b
  0x000000010b698859: movzbl %r11b,%r11d        ;*invokevirtual compareAndSwapInt {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - jdk.internal.misc.Unsafe::weakCompareAndSwapInt@7 (line 1369)
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到目前为止,我还没有足够多才能理解整个输出,但是肯定可以看到lock addl和lock cmpxchg之间的区别.

编辑 彼得的回答让我思考.让我们看看compareAndSwap是否是一个固有的调用:

-XX:+ PrintIntrinsics -XX:-PrintAssembly

 @ 7   jdk.internal.misc.Unsafe::compareAndSwapInt (0 bytes)   (intrinsic)
 @ 20      jdk.internal.misc.Unsafe::weakCompareAndSwapInt (11 bytes)   (intrinsic).
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然后使用/不运行示例两次:

-XX:DisableIntrinsic = _compareAndSwapInt

这有点奇怪,输出完全相同(相同的确切指令),唯一的区别是启用内在我得到这样的调用:

  0x000000010c23e355: callq  0x00000001016569d2  ;   {runtime_call SharedRuntime::dtrace_method_entry(JavaThread*, Method*)}
  0x000000010c23e381: callq  0x00000001016fee40  ;   {runtime_call Unsafe_CompareAndSwapInt(JNIEnv_*, _jobject*, _jobject*, long, int, int)}
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并且禁用:

  0x00000001109322d5: callq  0x0000000105c569d2  ;   {runtime_call _ZN13SharedRuntime19dtrace_method_entryEP10JavaThreadP6Method}
    0x00000001109322e3: callq  0x0000000105c569d2  ;   {runtime_call _ZN13SharedRuntime19dtrace_method_entryEP10JavaThreadP6Method}
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这是相当有趣的,内在代码不应该不同吗?

EDIT-2 the8472也很有意义.

锁ADDL是替代MFENCE是刷新StoreBuffer在x86,据我所知,它确实已经有知名度,而不是原子做.在此条目之前,是:

 0x00000001133db6f6: movl   $0x4,0x288(%r15)
 0x00000001133db701: callq  0x00000001060fee40  ;   {runtime_call Unsafe_CompareAndSwapInt(JNIEnv_*, _jobject*, _jobject*, long, int, int)}
 0x00000001133db706: vzeroupper 
 0x00000001133db709: and    $0xff,%eax
 0x00000001133db70f: setne  %al
 0x00000001133db712: movl   $0x5,0x288(%r15)
 0x00000001133db71d: lock addl $0x0,-0x40(%rsp)
 0x00000001133db723: cmpl   $0x0,-0xd0bc6dd(%rip)        #     0x000000010631f050
                                            ;   {external_word}
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如果你看这里将委托给Atomic :: cmpxchg的另一个本机调用,它似乎是原子地进行交换.

为什么那不能代替直接锁定cmpxchg对我来说是一个谜.

apa*_*gin 6

TL; DR您正在查看装配输出中的错误位置.

两者compareAndSwapIntweakCompareAndSwapInt 调用在x86-64上编译为完全相同的 ASM序列.但是,方法本身的编译方式不同(但通常并不重要).

  1. 源代码的定义compareAndSwapIntweakCompareAndSwapInt源代码中的定义是不同的.前者是本机方法,后者是Java方法.

    @HotSpotIntrinsicCandidate
    public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset,
                                                  int expected,
                                                  int x);
    
    @HotSpotIntrinsicCandidate
    public final boolean weakCompareAndSwapInt(Object o, long offset,
                                                      int expected,
                                                      int x) {
        return compareAndSwapInt(o, offset, expected, x);
    }
    
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  2. 您所看到的是如何编译这些独立方法.本机方法编译为调用相应C函数的存根.但这不是在快速路径中运行的.

  3. 内在方法是那些调用被HotSpot特定的内联实现替换的方法.注:电话将被替换,而不是方法本身.

  4. 如果查看WeakVsNonWeak.strong方法的汇编输出,您将看到它包含lock cmpxchg指令,无论是调用UNSAFE.compareAndSwapInt还是调用UNSAFE.weakCompareAndSwapInt.

    0x000001bd76170c44: lock cmpxchg %ecx,(%r11)
    0x000001bd76170c49: sete   %r10b
    0x000001bd76170c4d: movzbl %r10b,%r10d        ;*invokevirtual compareAndSwapInt
                                                  ; - WeakVsNonWeak::strong@25 (line 23)
                                                  ; - WeakVsNonWeak::main@46 (line 14)
    
    0x0000024f56af1097: lock cmpxchg %r11d,(%r8)
    0x0000024f56af109c: sete   %r10b
    0x0000024f56af10a0: movzbl %r10b,%r10d        ;*invokevirtual weakCompareAndSwapInt
                                                  ; - WeakVsNonWeak::strong@25 (line 23)
                                                  ; - WeakVsNonWeak::main@46 (line 14)
    
    Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

    一旦主方法被JIT编译,就不会直接调用独立版本的Unsafe.*方法.

  • 你是对的:如果没有一些适当的经验(像我一样),很难读出它的整个荣耀的输出.你的解释太棒了!我在代码中看到和显示的是来自c2编译的*个别*方法输出!=内在代码; 一旦`strong`方法被编译,使用`UNSAFE.compareAndSwapInt`或`UNSAFE.weakCompareAndSwapInt`产生相同的输出意味着它们的内在代码是相同的. (2认同)

Pet*_*rey 5

在第一种情况下,正在使用本机方法。要么代码没有优化,要么不是内在的。

在第二种情况下,使用内部函数来内联所需的程序集,而不是调用 JNI 方法。虽然两种情况都会这样做,但我想不会。

  • 确实你*可能*是对的,但我不知道为什么。查看编辑 (2认同)
  • 这不是重点。*compareAndSwap 内在函数* 和 *compareAndSwap 非内在函数* 与 callq 的**仅**不同。我期待更多 (2认同)