C 语言的 互斥锁、自旋锁、原子操作

今天不整 GO 语言，我们来分享一下以前写的 C 代码，来看看 互斥锁，自旋锁和原子操作的 demo

互斥锁

临界区资源已经被1个线程占用，另一个线程过来访问临界资源的时候，会被CPU切换线程，不让运行后来的这个线程

适用于 锁住的内容多，（例如红黑数的增加节点操作），切换线程的代价小于等待的代价

自旋锁

临界区资源已经被1个线程占用，另一个线程过来访问临界资源的时候，相当于是一个 while(1)

不断的查看这个资源是否可用，如果可用，就进去访问临界资源，如果不可用，则继续循环访问

适用于锁住的内容少，（例如就执行++操作），切换线程的代价大于等待的代价

原子操作

执行的操作完全不可分割，要么全部成功，要么全部失败

最好的方式就是适用原子操作

实操

需求场景：

1、用10个线程分别对 count 加 100000 次， 看看结果是否是 10*100000

• main 函数中创建 10 个线程
• 线程函数中调用 inc 做数据的增加
• 分别使用 互斥锁，自旋锁，和原子操作，来进行控制

#include 
#include 
#include 

#define PTHREAD_NUM    10
#define INFO    printf


pthread_mutex_t mutex;
pthread_spinlock_t spin;


int inc(int *v,int add)
{
    int old;
    //汇编，做一个原子操作
    __asm__ volatile(
        "lock;xaddl %2, %1;"
        :"=a" (old)
        :"m"(*v),"a"(add)
        :"cc","memory"
    );
    
    return old;
}

void * thread_callback(void *arg)
{
    int *count = (int *)arg;

    int i = 100000;
    
while(i--)
    {
    #if 0
//互斥锁
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        (*count)++;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    #elif 0
//自旋锁
        pthread_spin_lock(&spin);
        (*count)++;
        pthread_spin_unlock(&spin);
    #else
//原子操作
        inc(count,1);
    
    #endif
        usleep(1);
    }

}

int main()
{
    pthread_t thread[PTHREAD_NUM] = {0};
    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
    pthread_spin_init(&spin,0);
    
    int count  = 0;

    for(int i = 0;i

如上代码还是很简单的，感兴趣的 xdm 可以自行运行，控制自己使用互斥锁，自旋锁或者是原子操作看看效果进行对比一下

2、mutex、lock、atomic 性能对比

思路还是和上面的思路类型，咱们可以通过下面的代码来实际初步看看 mutex、lock、atomic 各自的性能

//并发
//互斥锁mutex
//    如果获取不到资源会让出cpu
//    使用场景
//        共享区域执行的内容较多的情况
//自旋锁spinlock
//    如果获取不到资源，会原地自旋，忙等
//    使用场景
//        共享区域执行的内容较少的情况
//原子操作
//    不可分割
//    使用场景
//        做简单++、--操作
//


#include 
#include 
#include 
#include 

#define MAX_PTHREAD 2
#define LOOP_LEN    1000000000
#define LOOP_ADD    10000

int count = 0;

pthread_mutex_t mutex;
pthread_spinlock_t spin;

typedef void *(*functhread)(void *arg);

void do_add(int num)
{
    int sum = 0;
    for(int i = 0;i

结果

通过上述结果，我们可以看到，加互斥锁，自旋锁，原子操作，数据都能如我所愿的累加正确，在时间上面他们还是有一定的差异：

自旋锁 和 互斥锁 在此处的案例性能差不多，但是原子操作相对就快了很多

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