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南昌达内培训机构自旋锁与互斥锁的应用注意事项

发布：南昌达内IT培训
来源：互联网
时间：2021-09-26 15:04

我们在说起线程安全的时候一般都会提到锁的应用技术，而今天我们就通过案例分析来了解一下，自旋锁与互斥锁的应用注意事项。

南昌达内培训机构自旋锁与互斥锁的应用注意事项

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)。

存在的问题

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。

解决方案

在单核/单CPU系统上使用自旋锁是没用的，因为当线程尝试获取自旋锁不成功的时候会一直尝试，这会一直占用CPU，其它线程不可能运行，因为其他线程不能运行，这个锁也就不会被解锁。换句话说，在单核/单CPU的系统上，自旋锁除了浪费时间没有一点好处。这时如果这个线程(记为A)可以休眠，其它线程可以立即运行，因为其它有可能解锁，那么线程A可能在唤醒后继续执行。

在多核/多CPU的系统上，特别是大量的线程只会短时间的持有锁的时候，在使线程睡眠和唤醒线程上浪费大量的时间，也许会显著降低程序的运行性能。使用自旋锁，线程可以充分利用调度程序分配的时间片(经常阻塞很短的时间，不用休眠，然后马上继续它们的工作了)，以达到更高的处理能力和吞吐量。

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