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互斥锁和自旋锁的区别 自旋锁临界区可以被中断吗?

工程师邓生 来源:未知 作者:刘芹 2023-11-22 17:41 次阅读

互斥锁和自旋锁的区别 自旋锁临界区可以被中断吗?

互斥锁和自旋锁是在多线程编程中常用的锁机制,它们用于保护共享资源的并发访问,但在实现和使用方式上存在一些区别。

互斥锁是一种阻塞式的锁,当一个线程获得了互斥锁时,其他线程如果要获取该锁,则必须等待直到该线程释放锁。互斥锁的实现通常会利用操作系统提供的原子操作和线程调度机制。当某个线程尝试获取一个被其他线程所持有的互斥锁时,该线程会被阻塞,进入等待状态,直到互斥锁被释放为止。这种等待会导致线程在进入或退出临界区时产生上下文切换,引入一定的开销。

自旋锁是一种忙等待(spin-waiting)的锁,当一个线程尝试获取自旋锁时,如果发现锁被其他线程所持有,它会不断地循环检查锁是否被释放,而不是立即进入等待状态。自旋锁的实现通常会使用原子操作或特殊指令来实现,以确保检查锁状态和获取锁的原子性。自旋锁适用于临界区较小或短时间内能够被释放的情况。由于自旋锁不会导致线程的阻塞和上下文切换,因此在某些情况下,使用自旋锁可以提高性能。

在使用上,互斥锁和自旋锁都具备了保护共享资源的能力。当一个线程进入临界区时,需要先获取锁,然后执行对共享资源的操作,最后释放锁。

互斥锁和自旋锁的主要区别在于其等待机制和性能开销。互斥锁的等待机制导致线程可能会进入阻塞状态,然后被重新调度,这会引入一定的开销。而自旋锁的等待机制是忙等待,不会引起线程的阻塞和上下文切换,但占用了CPU时间片,如果自旋时间过长,可能会浪费大量的CPU资源。

另外一个区别是自旋锁适用于对临界区的占用时间较短的场景,因为长时间的自旋会占用大量的CPU时间,可能导致其他线程无法得到CPU时间片而无法运行。而互斥锁则没有这个问题,因为一旦线程进入了阻塞状态,其他线程会有机会获得CPU时间片。

至于自旋锁的临界区是否可以被中断,这个问题的答案是取决于具体的实现。一般来说,如果是在用户空间使用自旋锁,那么临界区可以被中断。但在内核空间,由于中断会引发一些问题,一般情况下临界区不会被中断。这样可以确保临界区中的操作不会被中断处理程序打断。

总结起来,互斥锁和自旋锁都是用于保护共享资源的锁机制,它们的实现和使用方式存在一些差异。互斥锁是一种阻塞式的锁,会导致线程的阻塞和上下文切换,适用于对临界区的占用时间较长的情况。自旋锁是一种忙等待的锁,不会阻塞线程,但会占用大量的CPU时间,适用于对临界区的占用时间较短的情况。关于自旋锁的中断问题,取决于具体的实现,一般情况下临界区是不可中断的。最后,选择互斥锁还是自旋锁,需要综合考虑具体场景的特点和性能需求。

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