C++ spinlock

考虑如下代码：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <atomic>
#include <thread>
#include <mutex>
class spinlock_mutex
{
    std::atomic_flag flag = ATOMIC_FLAG_INIT;

public:

    bool try_lock()
    {
        for (int i = 0; i<2000; ++i) {
            if (flag.test_and_set(std::memory_order_acquire)) continue;
            else { 
                return true; 
            }
        }

        return false;
    }

    void unlock()
    {
        flag.clear(std::memory_order_release);
    }
};

spinlock_mutex g_mtx;
int total = 0;

int failed_bar = 0;
int failed_foo = 0;

void foo() {
    for (int i = 0; i<1000; ++i) {
        std::unique_lock<spinlock_mutex> lck(g_mtx, std::try_to_lock);
        if (lck.owns_lock()) {
            total++;
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(2));
        }
        else{
            --i; //then ++i. means redo once
            ++failed_foo;
        }
    }
}

void bar() {
    for (int i = 0; i<1000; ++i) {
        std::unique_lock<spinlock_mutex> lck(g_mtx, std::try_to_lock);
        if (lck.owns_lock()) {
            total--;
        }
        else {
            --i; //then ++i. means redo once
            ++failed_bar;
        }
    }
}

int main()
{
    std::thread trd(foo);
    bar();
    trd.join();
    std::cout << "result=" << total;
}

首先演示了如何把自定义的互斥量spinlock_mutex，放到unique_lock等RAII对象管理。

然后演示了spinlock遇到线程上下文切换，foo函数里，sleep模拟了上下文切换。对于bar线程来说，这是灾难性的，因为直到foo执行完sleep之后，才有可能释放锁。

这意味着，bar要不停的test_and_set。failed_bar计数器能清晰的指出，try_lock失败的次数。

这个例子清晰的展示了spinlock的应用场景：就是赌foo线程和bar线程在获得锁的保护区内，极少极少发生线程切换事件。如果赌对了，就能充分利用spinlock的威力。赌败了，就完蛋。

互斥量mutex是否也采取spinlock的优化技术？windows下听说过，先自旋一会儿（尝试碰运气），否则失败后才申请内核对象（互斥量）。这意味着，选择mutex的性能不一定比spinlock差。

原文链接: https://www.cnblogs.com/thomas76/p/8623596.html

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C++ spinlock

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