自旋锁与互斥量的选择

本文主要是介绍自旋锁与互斥量的选择，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

自旋锁(spin lock)与互斥量(mutex)的比较
自旋锁是一种非阻塞锁，也就是说，如果某线程需要获取自旋锁，但该锁已经被其他线程占用时，该线程不会被挂起，而是在不断的消耗CPU的时间，不停的试图获取自旋锁。
互斥量是阻塞锁，当某线程无法获取互斥量时，该线程会被直接挂起，该线程不再消耗CPU时间，当其他线程释放互斥量后，操作系统会激活那个被挂起的线程，让其投入运行。


两种锁适用于不同场景：
如果是多核处理器，如果预计线程等待锁的时间很短，短到比线程两次上下文切换时间要少的情况下，使用自旋锁是划算的。
如果是多核处理器，如果预计线程等待锁的时间较长，至少比两次线程上下文切换的时间要长，建议使用互斥量。
如果是单核处理器，一般建议不要使用自旋锁。因为，在同一时间只有一个线程是处在运行状态，那如果运行线程发现无法获取锁，只能等待解锁，但因为自身不挂起，所以那个获取到锁的线程没有办法进入运行状态，只能等到运行线程把操作系统分给它的时间片用完，才能有机会被调度。这种情况下使用自旋锁的代价很高。
如果加锁的代码经常被调用，但竞争情况很少发生时，应该优先考虑使用自旋锁，自旋锁的开销比较小，互斥量的开销较大。


参考文献
《多核程序设计技术》
《linux内核设计与实现》
from:http://blog.csdn.net/swordmanwk/article/details/6819457


pthread与tbb中各种锁的对比测试
pthread中提供的锁有：pthread_mutex_t, pthread_spinlock_t, pthread_rwlock_t。
pthread_mutex_t是互斥锁，同一瞬间只能有一个线程能够获取锁，其他线程在等待获取锁的时候会进入休眠状态。因此pthread_mutex_t消耗的CPU资源很小，但是性能不高，因为会引起线程切换。
pthread_spinlock_t是自旋锁，同一瞬间也只能有一个线程能够获取锁，不同的是，其他线程在等待获取锁的过程中并不进入睡眠状态，而是在CPU上进入“自旋”等待。自旋锁的性能很高，但是只适合对很小的代码段加锁（或短期持有的锁），自旋锁对CPU的占用相对较高。
pthread_rwlock_t是读写锁，同时可以有多个线程获得读锁，同时只允许有一个线程获得写锁。其他线程在等待锁的时候同样会进入睡眠。读写锁在互斥锁的基础上，允许多个线程“读”，在某些场景下能提高性能。
诸如pthread中的pthread_cond_t, pthread_barrier_t, semaphone等，更像是一种同步原语，不属于单纯的锁。
TBB中提供的锁有：
mutex 互斥锁，等同于pthread中的互斥锁（实际上就是对pthread_mutex_t进行封装）
recurisive_mutex 可重入的互斥锁，在pthread_mutex_t的基础上加了一个可重入的属性
spin_metux 自旋锁，与pthread_spinlock_t类似，但是性能比pthread_spinlock_t低28%
queuing_metux 公平的互斥锁，严格按照等待锁的先后顺序获得锁
spin_rw_mutex 读写自旋锁，功能与pthread_rwlock_t一致，但是性能比pthread_rwlock_t高很多
queuing_rw_mutex 公平的读写读写锁，也是严格按照等待锁的先后顺序获得锁


以下是我对一个拥有3667527个节点的HASH表进行读操作所花费的时间，可以说明各种锁的性能：
（多线程的环境为：4CPU的电脑上使用四个线程进行同样的度操作，然后取四个线程读取的平均时间）
·单线程不加锁：0.818845s
·多线程使用pthread_mutex_t：120.978713s   (很离谱吧…………我也吓了一跳)
·多线程使用pthread_rwlock_t：10.592172s   （多个线程加读锁）
·多线程使用pthread_spinlock_t：4.766012s
·多个线程使用tbb::spin_mutex：6.638609s     （从这里可以看出pthread的自旋锁比TBB的自旋锁性能高出28%）
·多个线程使用tbb::spin_rw_mutex：3.471757s （并行读的环境下，这是所有锁中性能最高的）


OK，有了以上的测试结果，何种环境该使用何种锁，不辨自明。
from:http://hi.baidu.com/ah__fu/item/5bb98aaaebf5c113a9cfb758

#include <tbb/spin_rw_mutex.h>
tbb::spin_rw_mutex g_rwMutex;
tbb::spin_rw_mutex::scoped_lock lock(g_rwMutex);

#include <boost/thread/mutex.hpp>
boost::mutex io_mutex;
boost::mutex::scoped_lock lock(io_mutex);

这篇关于自旋锁与互斥量的选择的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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