c++：自旋锁或互斥比较(简单计算)
c++：自旋锁或互斥比较(简单计算)
提问于 2015-04-05 02:02:29
对于简单的任务，自旋锁应该比互斥锁具有更好的性能。但是，在这个简单的测试(增加计数器的8个线程)中，结果显示了不同的结果：
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <atomic>
#include <vector>
using namespace std;
class SpinLock {
private:
atomic_flag lck = ATOMIC_FLAG_INIT;
public:
void lock() { while(lck.test_and_set(memory_order_acquire)) {} }
void unlock() { lck.clear(memory_order_release); }
};
int total = 0;
#ifdef SPINLOCK
SpinLock my_lock;
#else
mutex my_lock;
#endif
void foo(int n)
{
for(int i = 0; i < 10000000; ++i) {
#ifdef SPINLOCK
lock_guard<SpinLock> lck(my_lock);
#else
lock_guard<mutex> lck(my_lock);
#endif
++total;
}
}
int main()
{
vector<thread> v;
for(int i = 0; i < 8; ++i)
v.emplace_back(foo, i);
for(auto& t : v)
t.join();
cout << "total: " << total << endl;
return 0;
}测试自旋锁：
$ g++ -DSPINLOCK -std=c++11 -Wall -pthread test.cc
$ time ./a.out
total: 80000000
real 0m18.206s
user 2m17.792s
sys 0m0.003s要测试互斥对象：
$ g++ -std=c++11 -Wall -pthread test.cc
$ time ./a.out
total: 80000000
real 0m9.483s
user 0m6.451s
sys 1m6.043s结果表明，互斥锁比自旋锁快近两倍。自旋锁在“用户cpu”中花费的时间最多，而互斥锁在"sys cpu“中花费的时间最多。互斥锁是如何实现的?在这样的简单计算中，我应该使用互斥锁而不是自旋锁吗？有人能解释一下结果吗？
g++为4.8.2，操作系统为RedHatEnterpriseLinux7。
谢谢。
回答 1
Stack Overflow用户
回答已采纳
发布于 2015-04-05 02:39:19
一些注意事项：
time实用程序输出中显示的时间是线程使用的CPU时间，而不是实际时间。Spinlock甚至在等待期间也使用cpu，而内核互斥将在等待时在其他进程中执行其他线程，除了用于实际执行调度的进程(在互斥对象情况下在sys行中看到的进程)之外，不为该CPU时间计费您的进程。- 由于上述相同的原因，在spinlock情况下，从进程开始到结束所需的总等待时间可能更快，但是cpu的使用率可能更高，这就是您观察到的。
- 如果您有较低的冲突机会，那么线程处理可能是一个很好的选择，即与异步负载相比，线程在同步负载上花费的时间较少。如果您的所有负载都是由互斥保护的，那么在使用线程时就只会产生开销--您可能应该序列化它。
旋转锁是好的，如果你有较低的碰撞机会和较低的等待时间，以防止碰撞。在您的示例中，有8个线程与同一资源发生冲突，然后要求资源在释放后立即可用。这意味着平均将有一个线程工作和其他7个自旋锁定，使总的CPU时间是单线程所需时间的8倍(如果您有一个8核心机器，并且没有其他负载)。在互斥锁中，线程只在资源可用时暂停并唤醒，因此没有等待的开销，但是锁定互斥量将需要一些开销，这是内核中要做的工作，以跟踪哪些进程正在等待互斥量，即使不太大，也要执行1.6亿个互斥锁操作，这些操作总计到向进程发出的sys时间。
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原文链接：
https://stackoverflow.com/questions/29453377
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