如下程序，是关于TestAndSet()解决硬体同步的原理的问题

Question

booleanTestAndSet (boolean *target){
boolean rv = *target;
*target = TRUE;
return rv;
}

do{
while(TestAndSet(&lock))
criticalsection;
lock= FALSE;
remaindersection;
}while (TRUE);

Answer 1

这个函数还是十分精妙的！但是有点儿绕首先纠正一下你代码的错误，while(TestAndSet(&lock))之后是有个分号的，即while(TestAndSet(&lock));是个空语句，表示一直在这里死循环。而不是一个劲儿的运行criticalsection。下面说这个机制的原理。一个线程运行到while(TestAndSet(&lock))这句的时候，如果criticalsection没有被锁住，即lock值为false，那么传入TestAndSet()的参数为false，【【在函数体内：rv先被赋为false，然后*target被赋为true，然后返回rv（值为false）。运行的结果为：返回值为false，使线程跳出while循环，得以进入criticalsection；同时参数（即lock）被改为true，表示criticalsection被锁住】】，其他线程在当前线程没有出criticalsection之前（即运行lock=false这句之前），不能进入criticalsection。为什么呢，下面说如果线程运行到while(TestAndSet(&lock))时，criticalsection被锁住了，即lock值为true，那么证明有其他线程在运行criticalsection的代码（如第一步所说），那么传入TestAndSet()函数的值为true，《《在函数体内：*target为传入的值（true），rv被赋为true，*target被赋值为true（原来就是true，赋值不改变什么），返回rv。那么运行结果是返回值是rv(true)，lock也是true。因为返回值是true，所以while继续运行，lock还是true》》，所以传入TestAndSet()的参数依然是true。在上一句《《》》之间的过程又重新运行一遍，然后一遍又一遍。所以这个线程一直在while这里一直运行，不能进入criticalsection。直到在criticalsection中的那个线程运行完criticalsection中的代码，即运行到lock=false这句，lock被赋为false。这时比较关键了，while中再次运行TestAndSet()的时候传入的参数变成了false，那么第一段中【【】】中的过程会运行一遍，即返回值为false，在while中运行了无数次的进程可以跳出while，进入criticalsection，lock又重新被赋为true，即锁住criticalsection，其他进程此时不能进入。所以“这条语句”的作用就是：如果当前criticalsection被锁定，那么在这里等，直到解锁；如果没有被锁定，当前进程可以进入criticalsection，同时锁定criticalsection。上面就是原理了，下面说硬同步。之所以叫硬同步，是因为TestAndSet()函数中的三条语句是由硬件保证同步的，即硬件保证这三条语句必须原子运行，中间不发生任何中断，如同一条语句。之所以这样保证，是因为函数体内本身就是一个criticalsection，在多线程程序中，如果在这几条语句中间被中断，也会有race condition发生。

Answer 2

TestAndSet　　一个执行单元要想访问被自旋锁保护的共享资源，必须先得到锁，在访问完共享资源后，必须释放锁。如果在获取自旋锁时，没有任何执行单元保持该锁，那么将立即得到锁；如果在获取自旋锁时锁已经有保持者，那么获取锁操作将自旋在那里，直到该自旋锁的保持者释放了锁。由此可以看出，自旋锁是一种比较低级的保护数据结构或代码片段的原始方式，这种锁可能存在两个问题：　　死锁。试图递归地获得自旋锁必然会引起死锁：递归程序的持有实例在第二个实例循环，以试图获得相同自旋锁时，不会释放此自旋锁。在递归程序中使用自旋锁应遵守下列策略：递归程序决不能在持有自旋锁时调用它自己，也决不能在递归调用时试图获得相同的自旋锁。此外如果一个进程已经将资源锁定，那么，即使其它申请这个资源的进程不停地疯狂“自旋”,也无法获得资源，从而进入死循环。　　过多占用cpu资源。如果不加限制，由于申请者一直在循环等待，因此自旋锁在锁定的时候,如果不成功,不会睡眠,会持续的尝试,单cpu的时候自旋锁会让其它process动不了. 因此，一般自旋锁实现会有一个参数限定最多持续尝试次数. 超出后, 自旋锁放弃当前time slice. 等下一次机会。