互斥锁、自旋锁、原子操作的使用场景-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了互斥锁、自旋锁、原子操作的使用场景。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一，互斥锁
原理：

互斥锁属于sleep-waiting类型的锁，例如在一个双核的机器上有两个线程（线程A和线程B）,它们分别运行在Core0和Core1上。假设线程A想要通过pthread_mutex_lock操作去得到一个临界区的锁，而此时这个锁正被线程B所持有，那么线程A就会被阻塞，Core0会在此时进行上下文切换(Context Switch)将线程A置于等待队列中，此时Core0就可以运行其它的任务而不必进行忙等待。

适用场景：

因互斥锁会引起线程的切换，效率较低。使用互斥锁会引起线程阻塞等待，不会一直占用这cpu，因此当锁的内容较多，切换不频繁时，建议使用互斥锁

常用API

/*初始化一个互斥锁*/
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict  mutex,const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
参数：
	mutex:互斥锁地址。类型是pthread_mutex_t.
	attr:设置互斥量的属性，通常采用默认属性，即将attr设为NULL。
	可以使用宏PTHREAD_MUTEX_INITALIZER静态初始化互斥锁，如：
	pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
	这种方法等价于NULL指定的attr参数调用pthread_mutex_init()来完成动态初始化，不同之处在于PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER宏不进行错误检查。
返回值：
	成功：0
	失败：非0

/*销毁指定的一个互斥锁，释放资源*/
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
参数：
	mutex：互斥锁地址
返回值：
	成功：0
	失败：非0

/*对互斥锁上锁，若互斥锁已经上锁，则调用这阻塞，直到互斥锁解锁后再上锁*/
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)
参数：
	mutex:互斥锁地址
返回值：
	成功：0
	失败：非0

/*对指定的互斥锁解锁*/
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
参数：
	mutex:互斥锁地址
返回值：
	成功：0
	失败：非0

二，自旋锁
原理：

Spin lock（自旋锁）属于busy-waiting类型的锁，如果线程A是使用pthread_spin_lock操作去请求锁，那么线程A就会一直在Core0上进行忙等待并不停的进行锁请求，直到得到这个锁为止。自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁。

使用场景：

“自旋锁”的作用是为了解决某项资源的互斥使用。因为自旋锁不会引起调用者睡眠，所以自旋锁的效率远高于互斥锁。因此如果锁的内容较少，阻塞的时间较短，使用自旋锁比较好。

自旋锁一直占用着CPU，他在未获得锁的情况下，一直运行（自旋），所以占用着CPU，如果不能在很短的时间内获得锁，这无疑会使CPU效率降低。因此我们要慎重使用自旋锁，自旋锁只有在内核可抢占式或SMP的情况下才真正需要，在单CPU且不可抢占式的内核下，自旋锁的操作为空操作。自旋锁适用于锁使用者保持锁时间比较短的情况下。

常用API

/*初始化一个自旋锁*/
int pthread_spin_init(pthread_spinlock_t *lock, int pshared);
参数：
	pthread_spinlock_t ：初始化自旋锁
	pshared取值：
		PTHREAD_PROCESS_SHARED：该自旋锁可以在多个进程中的线程之间共享。（可以被其他进程中的线程看到）
		PTHREAD_PROCESS_PRIVATE:仅初始化本自旋锁的线程所在的进程内的线程才能够使用该自旋锁。
返回值：
	若成功，返回0；否则，返回错误编号

/*销毁一个锁*/
int pthread_spin_destroy(pthread_spinlock_t *lock);
返回值：
	若成功，返回0；否则，返回错误编号

/*用来获取（锁定）指定的自旋锁. 如果该自旋锁当前没有被其它线程所持有，则调用该函数的线程获得该自旋锁.否则该函数在获得自旋锁之前不会返回。*/
int pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock);
返回值：
	若成功，返回0；否则，返回错误编号

/*解锁*/
int pthread_spin_unlock(pthread_spinlock_t *lock);
返回值：
	若成功，返回0；否则，返回错误编号