spin lock实现

简介

对于短时间的locking，spin lock可以提供更好的性能，对比mutex lock。
因为spin lock不会让线程陷于睡眠，从而提供更好的性能

实现过程

一个低性能的的spin lock实现

struct tas_lock {
  std::atomic<bool> lock_ = {false};

  void lock() { while(lock_.exchange(true)); }

  void unlock() { lock_.store(false); }
};

缺点：

• 使用了atomic默认的memory order：seq。开销太大

使用正确的memory order

struct tas_lock {
  std::atomic<bool> lock_ = {false};

  void lock() { while(lock_.exchange(true, std::memory_order_acquire)); }

  void unlock() { lock_.store(false, std::memory_order_release); }
};

缺点:

每次判定是否lock都需要cas。导致开销大

在其他线程没有释放锁的时候，去lock，会不断的使用cas，而这并不是必要的

通过atomic read来先预判是否lock

struct ttas_lock {
  ...
  void lock() {
    for (;;) {
      if (!lock_.exchange(true, std::memory_order_acquire)) {
        break;
      }
      while (lock_.load(std::memory_order_relaxed));
    }
  }
  ...
};

缺点：

• 在发现已经上锁后，不断的去读lock的状态，导致消耗cpu资源

如果发现已经上锁了，通过pause cpu来减少spin的开销

struct ttas_lock {
  ...
  void lock() {
    for (;;) {
      if (!lock_.exchange(true, std::memory_order_acquire)) {
        break;
      }
      while (lock_.load(std::memory_order_relaxed)) {
        __builtin_ia32_pause();
      }
    }
  }
  ...
};