linux 自旋锁 互斥锁
Linux 自旋锁与互斥锁基础概念
自旋锁（Spinlock）：
- 自旋锁是一种基于忙等待的锁机制。
- 当线程尝试获取一个已经被其他线程持有的自旋锁时，该线程会不断循环检查锁是否已被释放，而不是进入睡眠状态。
- 自旋锁适用于锁被持有的时间非常短，且线程切换开销较大的场景。
互斥锁（Mutex）：
- 互斥锁是一种基于阻塞的锁机制。
- 当线程尝试获取一个已经被其他线程持有的互斥锁时，该线程会进入睡眠状态，直到锁被释放。
- 互斥锁适用于锁被持有的时间较长，且线程切换开销较小的场景。
优势与应用场景
自旋锁的优势与应用场景：
- 优势：避免了线程切换的开销，适用于锁被持有时间短的场景。
- 应用场景：多处理器系统中，当锁被持有的时间非常短，且线程切换的成本较高时。
互斥锁的优势与应用场景：
- 优势：避免了忙等待，节省CPU资源，适用于锁被持有时间较长的场景。
- 应用场景：单处理器或多处理器系统中，当锁被持有的时间较长，且线程切换的成本较低时。
类型
自旋锁的类型：
- 普通自旋锁：最基本的自旋锁形式。
- 读写自旋锁：允许多个读者同时访问，但写者独占访问。
互斥锁的类型：
- 普通互斥锁：最基本的互斥锁形式。
- 递归互斥锁：允许同一个线程多次获取同一个锁。
- 定时互斥锁：允许设置等待锁的最大时间。
示例代码
自旋锁示例（C语言）：
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
pthread_spinlock_t spinlock;
void* thread_func(void* arg) {
pthread_spin_lock(&spinlock);
printf("Thread acquired spinlock\n");
// 临界区
pthread_spin_unlock(&spinlock);
return NULL;
}
int main() {
pthread_t thread1, thread2;
pthread_spin_init(&spinlock, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);
pthread_create(&thread1, NULL, thread_func, NULL);
pthread_create(&thread2, NULL, thread_func, NULL);
pthread_join(thread1, NULL);
pthread_join(thread2, NULL);
pthread_spin_destroy(&spinlock);
return 0;
}互斥锁示例（C语言）：
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
pthread_mutex_t mutex;
void* thread_func(void* arg) {
pthread_mutex_lock(&mutex);
printf("Thread acquired mutex\n");
// 临界区
pthread_mutex_unlock(&mutex);
return NULL;
}
int main() {
pthread_t thread1, thread2;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
pthread_create(&thread1, NULL, thread_func, NULL);
pthread_create(&thread2, NULL, thread_func, NULL);
pthread_join(thread1, NULL);
pthread_join(thread2, NULL);
pthread_mutex_destroy(&mutex);
return 0;
}遇到的问题及解决方法
常见问题：
- 死锁：多个线程互相等待对方释放资源。
- 性能问题：自旋锁在锁被长时间持有时会导致CPU资源浪费。
解决方法：
- 死锁：使用资源分配图分析，确保加锁顺序一致，或使用超时机制。
- 性能问题：对于长时间持有的锁，改用互斥锁；对于短时间持有的锁，使用自旋锁。
通过合理选择和使用自旋锁与互斥锁，可以有效提高多线程程序的性能和稳定性。
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