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 <stdio.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h> #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<PTHREAD_NUM;i++){ pthread_create(&thread[i],NULL,thread_callback,&count); } for(int i = 0;i<100;i++) { INFO("count == %d\n",count); sleep(1); } return 0; }
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 <stdio.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h> #include <time.h> #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<num;i++) { sum +=i; } } int atomic_add(int *v,int add) { int old; __asm__ volatile( "lock;xaddl %2, %1;" :"=a" (old) :"m"(*v),"a"(add) :"cc","memory" ); return old; } void * atomicthread(void *arg) { for(int i = 0;i<LOOP_LEN;i++){ atomic_add(&count,1); } } void * spinthread(void *arg) { for(int i = 0;i<LOOP_LEN;i++){ pthread_spin_lock(&spin); count++; //do_add(LOOP_ADD); pthread_spin_unlock(&spin); } } void * mutexthread(void *arg) { for(int i = 0;i<LOOP_LEN;i++){ pthread_mutex_lock(&mutex); count++; //do_add(LOOP_ADD); pthread_mutex_unlock(&mutex); } } int test_lock(functhread thre,void * arg) { clock_t start = clock(); pthread_t tid[MAX_PTHREAD] = {0}; for(int i = 0;i<MAX_PTHREAD;i++) { //创建线程 int ret = pthread_create(&tid[i],NULL,thre,NULL); if(0 != ret) { printf("pthread create rror\n"); return -1; } } for(int i = 0;i<MAX_PTHREAD;i++){ //回收线程 pthread_join(tid[i],NULL); } clock_t end = clock(); //printf("start -- %ld\n",start); //printf("end -- %ld\n",end); //printf("CLOCKS_PER_SEC -- %ld\n",CLOCKS_PER_SEC); printf("spec lock is -- %ld\n",(end - start)/CLOCKS_PER_SEC); } int main() { pthread_mutex_init(&mutex,NULL); pthread_spin_init(&spin,0); //测试spin count = 0; printf("use spin ------ \n"); test_lock(spinthread,NULL); printf("count == %d\n",count); //测试mutex count = 0; printf("use mutex ------ \n"); test_lock(mutexthread,NULL); printf("count == %d\n",count); //测试atomic count = 0; printf("use automic ------ \n"); test_lock(atomicthread,NULL); printf("count == %d\n",count); return 0; }
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
欢迎点赞，关注，收藏
朋友们，你的支持和鼓励，是我坚持分享，提高质量的动力
好了，本次就到这里
技术是开放的，我们的心态，更应是开放的。拥抱变化，向阳而生，努力向前行。
我是阿兵云原生，欢迎点赞关注收藏，下次见~
