自旋锁 互斥锁 读写锁 递归锁

本文深入解析互斥锁、自旋锁、读写锁和递归锁等四种常见锁机制,探讨它们在多线程环境下的作用及差异。互斥锁确保同一时刻只有一个线程访问资源,自旋锁通过循环检测提高短时锁定效率,读写锁优化读密集型场景,而递归锁允许同一线程多次获取同一锁。

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互斥锁(mutexlock):


最常使用于线程同步的锁;标记用来保证在任一时刻,只能有一个线程访问该对象,同一线程多次加锁操作会造成死锁;临界区和互斥量都可用来实现此锁,通常情况下锁操作失败会将该线程睡眠等待锁释放时被唤醒

自旋锁(spinlock):

同样用来标记只能有一个线程访问该对象,在同一线程多次加锁操作会造成死锁;使用硬件提供的swap指令或test_and_set指令实现;同互斥锁不同的是在锁操作需要等待的时候并不是睡眠等待唤醒,而是循环检测保持者已经释放了锁,这样做的好处是节省了线程从睡眠状态到唤醒之间内核会产生的消耗,在加锁时间短暂的环境下这点会提高很大效率

读写锁(rwlock):

高级别锁,区分读和写,符合条件时允许多个线程访问对象。处于读锁操作时可以允许其他线程和本线程的读锁, 但不允许写锁, 处于写锁时则任何锁操作都会睡眠等待;常见的操作系统会在写锁等待时屏蔽后续的读锁操作以防写锁被无限孤立而等待,在操作系统不支持情况下可以用引用计数加写优先等待来用互斥锁实现。 读写锁适用于大量读少量写的环境,但由于其特殊的逻辑使得其效率相对普通的互斥锁和自旋锁要慢一个数量级;值得注意的一点是按POSIX标准 在线程申请读锁并未释放前本线程申请写锁是成功的,但运行后的逻辑结果是无法预测

递归锁(recursivelock)

严格上讲递归锁只是互斥锁的一个特例,同样只能有一个线程访问该对象,但允许同一个线程在未释放其拥有的锁时反复对该锁进行加锁操作; windows下的临界区默认是支持递归锁的,而linux下的互斥量则需要设置参数PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP,默认则是不支持 

<think>嗯,用户想了解自旋锁读写锁的函数接口以及它们的用法。首先,我需要回忆一下自旋锁读写锁的基本概念,这样在解释函数接口时能更好地结合它们的作用。根据引用中的信息,自旋锁在获取不到时会忙等待,而读写锁允许多个读操作同时进行,但写操作是独占的。 接下来,我需要整理POSIX标准下这两种的相关函数。自旋锁的函数包括初始化、销毁、加、解等。比如pthread_spin_init、pthread_spin_lock这些函数,用户需要注意自旋锁适用于临界区短的情况,避免长时间占用CPU。而读写锁的函数有pthread_rwlock_init、pthread_rwlock_rdlock等,读写锁适合读多写少的场景,提高并发性。 然后,用户可能需要具体的代码示例来理解如何在实际中使用这些函数。比如自旋锁的例子中,线程会不断尝试获取,而读写锁的例子中,读可以多个线程同时持有,写则是独占的。需要注意错误处理,比如检查函数返回值,确保资源正确释放。 另外,用户可能会混淆自旋锁互斥锁的区别,这里需要指出自旋锁不会让出CPU,而互斥锁在获取不到时会进入睡眠。同时,读写锁递归获取可能导致死,需要提醒用户避免这种情况。还有,自旋锁在用户态的使用可能不如内核态高效,需根据场景选择。 最后,生成相关问题时要覆盖性能分析、适用场景、与其他的对比等,帮助用户深入理解。确保引用正确,如引用[2]和[3]提到的函数接口和注意事项,都要准确标注。</think>### 自旋锁读写锁的函数接口及用法 #### 一、自旋锁(Spin Lock) 自旋锁是一种忙等待,当线程尝试获取失败时,不会释放CPU资源,而是循环检查状态直到成功获取[^2][^3]。适用于临界区代码执行时间极短的场景。 **POSIX接口函数**: 1. **初始化自旋锁** ```c int pthread_spin_init(pthread_spinlock_t *lock, int pshared); ``` - `pshared`:`PTHREAD_PROCESS_SHARED`(跨进程共享)或`PTHREAD_PROCESS_PRIVATE`(默认,仅线程间共享) 2. **加(阻塞)** ```c int pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock); ``` 3. **尝试加(非阻塞)** ```c int pthread_spin_trylock(pthread_spinlock_
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