Linux中自旋鎖實作的基本原理之經典

目錄

​​一、自旋鎖基本簡介​​

​​二、自旋鎖和互斥鎖之間的差別​​

​​三、自旋鎖API函數​​

​​四、自旋鎖代碼實作​​

​​五、互斥鎖實作​​

​​運作結果：​​

​​總結：​​

線程：線程是程序資源配置設定的最小機關，每個程序都有的自己的main(主線程)

線程同步：多個線程按順序以此執行通路共享資源（資料）。

線程同步的必要性：防止多線程并發通路共享資料的時候出現資料混亂、不一緻 的問題。

線程同步的方法：互斥鎖、自旋鎖、條件變量....

執行個體：建立兩個線程輪流計數

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<unistd.h> #include<pthread.h> int q_cont;     //計數值 long loops;     //計數次數 void *task(void *arg) {     long num=(long)arg;     int j_cont=0;     int i;     for(i=0;i<num;i++)  //單線程循環loops次     {         //計數         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]);     //建立線程           pthread_create(&tid1,NULL,task,(void *)loops);     pthread_create(&tid2,NULL,task,(void *)loops);     //等待線程結束     pthread_join(tid1,NULL);     pthread_join(tid2,NULL);     //列印次數     printf("q_cont=%d\r\n",q_cont);     return 0; }

一、自旋鎖基本簡介

自旋鎖本質上是一把鎖，在通路共享資源之前對自旋鎖進行上鎖，在通路完成後釋放自旋鎖（解鎖）；

從實作方式上來說，互斥鎖是基于自旋鎖來實作的，是以自旋鎖相比較于互斥鎖更加底層。

二、自旋鎖和互斥鎖之間的差別

互斥鎖	自旋鎖
等待方式	阻塞（休眠）	自旋（不停申請）
效率	低（休眠、喚醒開銷大）	高
應用場景	程序上下文	中斷上下文
缺點	不能放在中斷服務函數中，易鎖死 開銷大	自旋占用CPU資源，不适用于長時間等待

三、自旋鎖API函數

1、pthread_spin_init() 初始化函數

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

參數：pthread_spinlock_t *lock pthread_spinlock_t 定義的鎖

int pshared PTHREAD_PROCESS_PRIVATE

PTHREAD_PROCESS_SHARED

PTHREAD_PROCESS_PRIVATE

PTHREAD_PROCESS_SHARED

2、pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock) 加鎖函數

3、pthread-spin_unlock(pthread_spinlock_t *lock) 解鎖函數

4、pthread_spin_destroy(pthread_spinlock_t *lock) 摧毀鎖函數

補充：

pthread_spin_trylock(pthread_spinlock_t *lock) 加鎖函數

函數對自旋鎖進行加鎖,如果未能擷取到鎖，就立刻傳回錯誤，錯誤碼為 EBUSY。

互斥鎖API函數

1. pthread_mutex_init(pthread_mutex_t*mutex,constpthread_mutexattr_t mutexattr) 初始化函數
2. Pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex) 加鎖函數
3. Pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex) 解鎖函數

4、Pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex) 摧毀鎖

四、自旋鎖代碼實作

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<unistd.h> #include<pthread.h> int q_cont;         //計數值 long loops;         //循環計數次數 pthread_spinlock_t spin; void *task(void *arg) {     long num=(long)arg;     int j_cont=0;     int i;     for(i=0;i<num;i++)      //循環loops次     {         //加鎖         pthread_spin_lock(&spin);         j_cont=q_cont;         j_cont++;         q_cont=j_cont;         //解鎖         pthread_spin_unlock(&spin);     }     pthread_exit(NULL); } int main(int aegc,char *argv[]) {     int i;     pthread_t tid1,tid2;     loops=atoi(argv[1]);     //初始化自旋鎖     pthread_spin_init(&spin,PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);     //建立線程     pthread_create(&tid1,NULL,task,(void *)loops);     pthread_create(&tid2,NULL,task,(void *)loops);     //等待線程     pthread_join(tid1,NULL);     pthread_join(tid2,NULL);     //摧毀鎖     pthread_spin_destroy(&spin);     printf("q_cont=%d\r\n",q_cont);     return 0; }

五、互斥鎖實作

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<unistd.h> #include<pthread.h> int q_cont;     //計數值 long loops;     //計數次數 pthread_mutex_t lock; void *task(void *arg) {     long num=(long)arg;     int j_cont=0;     int i;     for(i=0;i<num;i++)  //單線程循環loops次     {         //加鎖         pthread_mutex_lock(&lock);         //計數         j_cont=q_cont;         j_cont++;         q_cont=j_cont;         //解鎖         pthread_mutex_unlock(&lock);     }     pthread_exit(NULL); } int main(int aegc,char *argv[]) {     int i;     pthread_t tid1,tid2;     loops=atoi(argv[1]);     //互斥鎖初始化     pthread_mutex_init(&lock,NULL);     //建立線程           pthread_create(&tid1,NULL,task,(void *)loops);     pthread_create(&tid2,NULL,task,(void *)loops);     //等待線程結束     pthread_join(tid1,NULL);     pthread_join(tid2,NULL);     //摧毀鎖     pthread_mutex_destroy(&lock);     //列印次數     printf("q_cont=%d\r\n",q_cont);     return 0; }

運作結果：

不加鎖：

總結：