自旋锁pthread_spinlock_t的一个特点

最新推荐文章于 2025-06-24 16:13:40 发布

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本文探讨了pthread_spinlock_t与pthread_mutex_t在多线程并发场景下的性能表现及应用场景。通过实验验证了spinlock在特定条件下可能导致CPU占用率瞬时高峰的问题，并对比mutex在解决此类问题时的优势。

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pthread_spinlock_t的特点是高效。但是如果一个线程在获得spinlock的时候陷入操作系统内核（比如时间片超时、缺页异常）会怎么样呢？另外一个线程在获取spinlock的时候会一直占用cpu。会有一个瞬间的cpu占用率高峰？这个高峰的持续时间取决于另外一个线程何时从内核返回。当然，如果临界区很小的话，这个冲突的几率也是很小的。但是使用pthread_mutex_t就不会有这个问题，代价是线程上下文切换的开销。
以下代码使用usleep(0)来模拟时间片超时的情况，证实了这个猜想是符合实际的。
另外，spinlock的还有一个实现上的特点是会锁总线，降低系统吞吐量。对于内核来说，线程数就是核心/cpu数量，所以影响不大？但是对于应用程序来说，如果线程很多（>>cpu数量）而且冲突严重，会非常影响性能？
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

pthread_spinlock_t lock = 0;
int count = 0;

void* work(void* param)
{
for (int i = 0; i < 10000000; i++)
{
pthread_spin_lock(&lock);
++count;
usleep(0);
pthread_spin_unlock(&lock);
}
return NULL;
}

int main()
{
pthread_t pt = 0;
pthread_spin_init(&lock, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);
pthread_create(&pt, NULL, work, NULL);

for (int i = 0; i < 10000000; i++)
{
pthread_spin_lock(&lock);
++count;
pthread_spin_unlock(&lock);
}
pthread_join(pt, NULL);
pthread_spin_destroy(&lock);
return 0;
}