?什么是自旋鎖？

C++自旋鎖是一種低層次的同步原語，用于保護共享資源的訪問。自旋鎖是一種輕量級的鎖，適用于短時間的資源鎖定。

自旋鎖的特點：當一個線程嘗試獲取已經(jīng)被另一個線程占有的自旋鎖時，這個線程會進入一個循環(huán)（自旋），在這個循環(huán)中它不斷地檢查鎖是否已經(jīng)被釋放。如果鎖已經(jīng)被釋放，那么該線程就可以獲取到鎖并執(zhí)行。如果鎖仍然被占用，該線程就會一直處于自旋狀態(tài)，直到獲取到鎖。

自旋鎖的一個重要特點是它不會導致調用者睡眠，如果自旋鎖已經(jīng)被占用，調用者會一直處于忙等待狀態(tài)，直到能夠獲取到鎖。這就意味著自旋鎖應當只在持鎖時間短并且線程不會被阻塞的情況下使用，否則會浪費處理器時間，降低多處理器系統(tǒng)的并行性能。

在C++中，實現(xiàn)自旋鎖可以使用原子操作和條件變量。C++11沒有提供專門用于實現(xiàn)自旋鎖的接口，但可以通過使用原子操作和條件變量來實現(xiàn)自旋鎖。

使用C++11原子操作實現(xiàn)自旋鎖

C++11沒有提供專門用于實現(xiàn)自旋鎖的接口，但可以通過使用原子操作（atomic operations）和條件變量（condition variables）來實現(xiàn)自旋鎖。

示例代碼如下：

#include <mutex>  
#include <atomic>  
  
class spin_lock {  
private:  
    std::atomic_flag flag = { ATOMIC_FLAG_INIT };  
  
public:  
    spin_lock() {}  
  
    void lock() {  
        while (flag.test_and_set(std::memory_order_acquire)) {  
            // spin-wait loop  
        }  
    }  
  
    void unlock() {  
        flag.clear(std::memory_order_release);  
    }  
};

自旋鎖和互斥鎖區(qū)別

自旋鎖和互斥鎖都是用于保護共享資源的同步原語，但它們在處理方式和適用場景上存在一些區(qū)別。

處理方式：互斥鎖通過阻塞線程的執(zhí)行來實現(xiàn)對共享資源的保護，當一個線程獲得互斥鎖時，其他嘗試獲取該鎖的線程會被阻塞，直到原持有者釋放鎖。而自旋鎖則采用忙等待的方式，當一個線程嘗試獲取自旋鎖未成功時，它會持續(xù)進行嘗試，直到成功獲得鎖；

開銷：互斥鎖的開銷相對較大，因為它需要從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)來處理阻塞和喚醒操作。而自旋鎖發(fā)生在用戶態(tài)，開銷相對較小；

適用場景：互斥鎖適用于鎖持有時間較長或線程可能被阻塞的場景，例如進行IO操作或處理復雜計算等。在這種情況下，互斥鎖可以避免線程因長時間等待而被饑餓。自旋鎖適用于鎖持有時間非常短且CPU資源不緊張的情況，例如短時間的共享資源訪問或者CPU密集型操作。自旋鎖可以避免線程因無意義的切換和調度開銷而浪費資源；

鎖的粒度：互斥鎖的粒度較粗，適用于保護整個臨界區(qū)或整個數(shù)據(jù)結構。自旋鎖的粒度較細，適用于保護臨界區(qū)中的一小部分代碼或數(shù)據(jù)結構。

總之，自旋鎖和互斥鎖都有各自的適用場景，需要根據(jù)具體情況選擇合適的同步原語。

總結

自旋鎖避免了操作系統(tǒng)進程調度和線程切換，適用在時間極短的情況，操作系統(tǒng)的內(nèi)核經(jīng)常使用自旋鎖。但如果長時間上鎖，自旋鎖會非常耗費性能。線程持有鎖時間越長，則持有鎖的線程被OS調度程序中斷的風險越大。如果發(fā)生中斷情況，那么其它線程將保持旋轉狀態(tài)(反復嘗試獲取鎖)，而持有鎖的線程并不打算釋放鎖，導致結果是無限期推遲，直到持有鎖的線程可以完成并釋放它為止。

到此這篇關于C++11利用原子操作實現(xiàn)自旋鎖的文章就介紹到這了,更多相關C++自旋鎖內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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