利用C++11原子量如何实现自旋锁详解资源-CSDN文库

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利用利用C++11原子量如何实现自旋锁详解原子量如何实现自旋锁详解

一、自旋锁一、自旋锁

自旋锁是一种基础的同步原语，用于保障对共享数据的互斥访问。与互斥锁的相比，在获取锁失败的时候不会使得线程阻塞而

是一直自旋尝试获取锁。当线程等待自旋锁的时候，CPU不能做其他事情，而是一直处于轮询忙等的状态。自旋锁主要适用

于被持有时间短，线程不希望在重新调度上花过多时间的情况。实际上许多其他类型的锁在底层使用了自旋锁实现，例如多数

互斥锁在试图获取锁的时候会先自旋一小段时间，然后才会休眠。如果在持锁时间很长的场景下使用自旋锁，则会导致CPU

在这个线程的时间片用尽之前一直消耗在无意义的忙等上，造成计算资源的浪费。

使用自旋锁时要注意：使用自旋锁时要注意：

由于自旋时不释放CPU，因而持有自旋锁的线程应该尽快释放自旋锁，否则等待该自旋锁的线程会一直在哪里自旋，这就会

浪费CPU时间。

持有自旋锁的线程在sleep之前应该释放自旋锁以便其他咸亨可以获得该自旋锁

二、二、CAS操作实现自旋锁操作实现自旋锁

CAS（Compare and Swap），即比较并替换，实现并发算法时常用到的一种技术，这种操作提供了硬件级别的原子操作（通

过锁总线的方式）。CAS操作的原型可以认为是：

bool CAS(V, A, B)

其中V代表内存中的变量，A代表期待的值，B表示新值。当V的值与A相等时，将V与B的值交换。逻辑上可以用下面的伪代码

表示：

bool CAS(V, A, B)

{

if (V == A)

{

swap(V, B);

return true;

}

return false;

}

需要强调的是上面的操作是原子的，要么不做，要么全部完成。

那么已经拥有CAS操作的情况下如何实现一个自旋锁呢？首先回忆自旋锁的用途，本质上我们是希望能够让一个线程在不满

足进入临界区的条件时，不停的忙等轮询，直到可以运行的时候再继续（进入临界区）执行。那么，我们可能自然的想到使用

一个bool变量来表示是否可以进入临界区，例如以下面的伪代码的逻辑：

while(flag == true);

flag = true;

/*

do something ...

*/

flag = false;

...

这样做的直观想法是当flag为true的时候表示已经有线程处于临界区内，只有当flag为fasle时才能进入，而在进入的时候立即

将flag置为true。但是这样做明显存在一个问题，判断flag为false和设置flag为true并不是一个不可分割的整体，有可能出现类

似下面这样的时序, 假设最初flag为false：

step thread 1 thread 2

1

while(flag ==

true);

2

while(flag ==

true);

3 flag = true

4 flag = true

5 do something do something

6 flag = false

7

flag = false

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