自旋锁替代互斥锁使用场景

自旋锁替代互斥锁使用场景自旋锁替代互斥锁使用场景

自旋锁与互斥锁

自旋锁和互斥锁是多线程程序中的重要概念。 它们被用来锁住一些共享资源, 以防止并发访问这些共享数据时可能导致的数据不一致问题。 但是它们的不同之处在哪里? 我们应该在什么时候用自旋锁代替互斥锁?

理论分析

从理论上说, 如果一个线程尝试加锁一个互斥锁的时候没有成功, 因为互斥锁已经被锁住了, 这个未获取锁的线程会休眠以使得其它线程可以马上运行。 这个线程会一直休眠, 直到持有锁的线程释放了互斥锁, 休眠的线程才会被唤醒。 如果一个线程尝试获得一个自旋锁的时候没有成功, 该线程会一直尝试加锁直到成功获取锁。 因此它不允许其它线程运行(当然, 操作系统会在该线程所在的时间片用完时, 强制切换到其它线程)。

互斥锁的问题

互斥锁存在的问题是, 线程的休眠和唤醒都是相当昂贵的操作, 它们需要大量的CPU指令, 因此需要花费一些时间。 如果互斥量仅仅被锁住很短的一段时间, 用来使线程休眠和唤醒线程的时间会比该线程睡眠的时间还长, 甚至有可能比不断在自旋锁上轮训的时间还长。自旋锁的问题是, 如果自旋锁被持有的时间过长, 其它尝试获取自旋锁的线程会一直轮训自旋锁的状态, 这将非常浪费CPU的执行时间, 这时候该线程睡眠会是一个更好的选择。

自旋锁应用场景

自旋锁实践

总结

如果对选择哪种方案感到疑惑, 那就使用互斥锁吧, 并且大多数现代的操作系统都允许在获取锁的时候自旋一段时间(混合型互斥锁)。 只有在一定条件下使用自旋锁才可以提高性能, 事实上, 你现在在做的项目可能没有一个能在通过自旋锁提高性能。 也许你考虑使用你自己定义的”锁对象”, 它可以在内部使用互斥锁或者自旋锁(例如: 在创建锁对象时, 用哪种机制是可配置的), 刚开始在所有的地方都是用互斥锁, 如果你认为在有些地方用自旋锁确实可以提高性能, 你可以试试, 并且比较两种情况的结果(使用一些性能评测工具), 但一定要在单核和多核环境上测试之后再下结论(如果你的代码是夸平台的, 也要尽可能在不同的平台上测试下)。

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