使用 test-and-set 原子操作实现互斥锁：它可以用于 2 个以上的线程吗？

Question

我正在阅读有关测试和设置原子操作的维基百科文章。它说实现互斥的一种方法是使用基于测试和设置的锁。

但是，根据同一篇文章，test-and-set 操作具有有限的共识数，最多可以解决两个并发进程的无等待共识问题。

那么基于 test-and-set 操作的互斥锁是否只对两个线程有​​效？如果是这样，“实际”互斥是如何实现的？

Answer 1

需要注意的一件事是，互斥本质上等同于 2 个线程的共识。换句话说，实现互斥不需要n个线程的共识。-- @Eric的评论

我强烈推荐阅读Maurice Herlihy 和 Nir ​​Shavit 的The Art of Multiprocessor Programming。实际上，test-and-set 维基百科页面引用了Herlihy的一篇文章说“test-and-set 有一个有限的共识数，最多可以解决两个并发进程的无等待共识问题”。

本书的第 5 章讨论了使用原始同步操作的共识，但我相信第 7 章会引起您的兴趣：它们讨论了如何使用 TAS（测试和设置）指令在 Java 中实现锁。来自第 145 页的剧透：

public class TASLock implements Lock {
  AtomicBoolean state = new AtomicBoolean(false);
  public void lock() {
    while (state.getAndSet(true)) {}
  }
  public void unlock() {
    state.set(false);
  }
}

那么基于 test-and-set 操作的互斥锁是否只对两个线程有​​效？

简单的答案是：不，它们适用于两个以上的线程。

如果是这样，“实际”互斥是如何实现的？

同一个维基百科页面引用了 CAS（比较和交换）作为 TAS 的更强大的替代方案，但该书对这个问题进行了广泛的讨论。此外，这已经在 SO 中提出过，所以我建议阅读互斥锁如何实现的答案？