自旋锁(spin lock)与互斥量(mutex)的比较

自旋锁是一种非阻塞锁，也就是说，如果某线程需要获取自旋锁，但该锁已经被其他线程占用时，该线程不会被挂起，而是在不断的消耗CPU的时间，不停的试图获取自旋锁。

互斥量是阻塞锁，当某线程无法获取互斥量时，该线程会被直接挂起，该线程不再消耗CPU时间，当其他线程释放互斥量后，操作系统会激活那个被挂起的线程，让其投入运行。

两种锁适用于不同场景：

如果是多核处理器，如果预计线程等待锁的时间很短，短到比线程两次上下文切换时间要少的情况下，使用自旋锁是划算的。

如果是多核处理器，如果预计线程等待锁的时间较长，至少比两次线程上下文切换的时间要长，建议使用互斥量。

如果是单核处理器，一般建议不要使用自旋锁。因为，在同一时间只有一个线程是处在运行状态，那如果运行线程发现无法获取锁，只能等待解锁，但因为自身不挂起，所以那个获取到锁的线程没有办法进入运行状态，只能等到运行线程把操作系统分给它的时间片用完，才能有机会被调度。这种情况下使用自旋锁的代价很高。

如果加锁的代码经常被调用，但竞争情况很少发生时，应该优先考虑使用自旋锁，自旋锁的开销比较小，互斥量的开销较大。

pthread与tbb中各种锁的对比测试

pthread中提供的锁有：pthread_mutex_t, pthread_spinlock_t, pthread_rwlock_t。

pthread_mutex_t是互斥锁，同一瞬间只能有一个线程能够获取锁，其他线程在等待获取锁的时候会进入休眠状态。因此pthread_mutex_t消耗的CPU资源很小，但是性能不高，因为会引起线程切换。

pthread_spinlock_t是自旋锁，同一瞬间也只能有一个线程能够获取锁，不同的是，其他线程在等待获取锁的过程中并不进入睡眠状态，而是在CPU上进入“自旋”等待。自旋锁的性能很高，但是只适合对很小的代码段加锁（或短期持有的锁），自旋锁对CPU的占用相对较高。

pthread_rwlock_t是读写锁，同时可以有多个线程获得读锁，同时只允许有一个线程获得写锁。其他线程在等待锁的时候同样会进入睡眠。读写锁在互斥锁的基础上，允许多个线程“读”，在某些场景下能提高性能。

诸如pthread中的pthread_cond_t, pthread_barrier_t, semaphone等，更像是一种同步原语，不属于单纯的锁。

TBB中提供的锁有：

mutex 互斥锁，等同于pthread中的互斥锁（实际上就是对pthread_mutex_t进行封装）

recurisive_mutex 可重入的互斥锁，在pthread_mutex_t的基础上加了一个可重入的属性

spin_metux 自旋锁，与pthread_spinlock_t类似，但是性能比pthread_spinlock_t低28%

queuing_metux 公平的互斥锁，严格按照等待锁的先后顺序获得锁

spin_rw_mutex 读写自旋锁，功能与pthread_rwlock_t一致，但是性能比pthread_rwlock_t高很多

queuing_rw_mutex 公平的读写读写锁，也是严格按照等待锁的先后顺序获得锁

以下是我对一个拥有3667527个节点的HASH表进行读操作所花费的时间，可以说明各种锁的性能：

（多线程的环境为：4CPU的电脑上使用四个线程进行同样的度操作，然后取四个线程读取的平均时间）

·单线程不加锁：0.818845s

·多线程使用pthread_mutex_t：120.978713s (很离谱吧…………我也吓了一跳)

·多线程使用pthread_rwlock_t：10.592172s （多个线程加读锁）

·多线程使用pthread_spinlock_t：4.766012s

·多个线程使用tbb::spin_mutex：6.638609s （从这里可以看出pthread的自旋锁比TBB的自旋锁性能高出28%）

·多个线程使用tbb::spin_rw_mutex：3.471757s （并行读的环境下，这是所有锁中性能最高的）

OK，有了以上的测试结果，何种环境该使用何种锁，不辨自明。

参考文献

《多核程序设计技术》

《linux内核设计与实现》

from:http://blog.csdn.net/swordmanwk/article/details/6819457

发布时间: 9年前【代码相关】130人已围观【返回】【回到顶端】

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