Linux中自旋锁实现的基本原理之经典

一、自旋锁基本简介

二、自旋锁和互斥锁之间的区别

三、自旋锁API函数

四、自旋锁代码实现

五、互斥锁实现

运行结果：

总结：

线程：线程是进程资源分配的最小单位，每个进程都有的自己的main(主线程)

线程同步：多个线程按顺序以此执行访问共享资源（数据）。

线程同步的必要性：防止多线程并发访问共享数据的时候出现数据混乱、不一致的问题。

线程同步的方法：互斥锁、自旋锁、条件变量....

实例：创建两个线程轮流计数

#include

int q_cont; //计数值

long loops; //计数次数

void *task(void *arg)

{

long num=(long)arg;

int j_cont=0;

int i;

for(i=0;i

{

//计数

j_cont=q_cont;

j_cont++;

q_cont=j_cont;

}

pthread_exit(NULL);

}

int main(int aegc,char *argv[])

{

int i;

pthread_t tid1,tid2;

loops=atoi(argv[1]);

//创建线程

pthread_create(&tid1,NULL,task,(void *)loops);

pthread_create(&tid2,NULL,task,(void *)loops);

//等待线程结束

pthread_join(tid1,NULL);

pthread_join(tid2,NULL);

//打印次数

printf("q_cont=%d\r\n",q_cont);

return 0;

}

一、自旋锁基本简介

自旋锁本质上是一把锁，在访问共享资源之前对自旋锁进行上锁，在访问完成后释放自旋锁（解锁）；

从实现方式上来说，互斥锁是基于自旋锁来实现的，所以自旋锁相比较于互斥锁更加底层。

二、自旋锁和互斥锁之间的区别

	互斥锁	自旋锁
等待方式	阻塞（休眠）	自旋（不停申请）
效率	低（休眠、唤醒开销大）	高
应用场景	进程上下文	中断上下文
缺点	不能放在中断服务函数中，易锁死开销大	自旋占用CPU资源，不适用于长时间等待

三、自旋锁API函数

1、pthread_spin_init() 初始化函数

原型：int pthread_spin_init(pthread_spinlock_t *lock ,int pshared);

参数：pthread_spinlock_t *lock pthread_spinlock_t 定义的锁

int pshared PTHREAD_PROCESS_PRIVATE

PTHREAD_PROCESS_SHARED

PTHREAD_PROCESS_PRIVATE 自旋锁只能在同一进程中的线程进行操作。

PTHREAD_PROCESS_SHARED 自旋锁可以由任何进程中的任何线程操作。

2、pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock) 加锁函数

3、pthread-spin_unlock(pthread_spinlock_t *lock) 解锁函数

4、pthread_spin_destroy(pthread_spinlock_t *lock) 摧毁锁函数

补充：

pthread_spin_trylock(pthread_spinlock_t *lock) 加锁函数

函数对自旋锁进行加锁,如果未能获取到锁，就立刻返回错误，错误码为 EBUSY。

互斥锁API函数

pthread_mutex_init(pthread_mutex_t*mutex,constpthread_mutexattr_t mutexattr) 初始化函数

Pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex) 加锁函数

Pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex) 解锁函数

4、Pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex) 摧毁锁

四、自旋锁代码实现

#include

int q_cont; //计数值

long loops; //循环计数次数

pthread_spinlock_t spin;

void *task(void *arg)

{

long num=(long)arg;

int j_cont=0;

int i;

for(i=0;i

{

//加锁

pthread_spin_lock(&spin);

j_cont=q_cont;

j_cont++;

q_cont=j_cont;

//解锁

pthread_spin_unlock(&spin);

}

pthread_exit(NULL);

}

int main(int aegc,char *argv[])

{

int i;

pthread_t tid1,tid2;

loops=atoi(argv[1]);

//初始化自旋锁

pthread_spin_init(&spin,PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);

//创建线程

pthread_create(&tid1,NULL,task,(void *)loops);

pthread_create(&tid2,NULL,task,(void *)loops);

//等待线程

pthread_join(tid1,NULL);

pthread_join(tid2,NULL);

//摧毁锁

pthread_spin_destroy(&spin);

printf("q_cont=%d\r\n",q_cont);

return 0;

}

五、互斥锁实现

#include

int q_cont; //计数值

long loops; //计数次数

pthread_mutex_t lock;

void *task(void *arg)

{

long num=(long)arg;

int j_cont=0;

int i;

for(i=0;i

{

//加锁

pthread_mutex_lock(&lock);

//计数

j_cont=q_cont;

j_cont++;

q_cont=j_cont;

//解锁

pthread_mutex_unlock(&lock);

}

pthread_exit(NULL);

}

int main(int aegc,char *argv[])

{

int i;

pthread_t tid1,tid2;

loops=atoi(argv[1]);

//互斥锁初始化

pthread_mutex_init(&lock,NULL);

//创建线程

pthread_create(&tid1,NULL,task,(void *)loops);

pthread_create(&tid2,NULL,task,(void *)loops);

//等待线程结束

pthread_join(tid1,NULL);

pthread_join(tid2,NULL);

//摧毁锁

pthread_mutex_destroy(&lock);

//打印次数

printf("q_cont=%d\r\n",q_cont);

return 0;

}

运行结果：

不加锁：

加锁后：

总结：

将互斥锁替换为自旋锁之后，测试结果打印也是没有问题的，并且通过对比可以发现，替换为自旋锁之后，程序运行所耗费的时间明显变短了，说明自旋锁确实比互斥锁效率要高。

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原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_41114301/article/details/126147244