C语言互斥锁.png
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
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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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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。
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