锁与原子操作
锁与原子操作
锁
以自增操作为例子：
void *func(void *arg) {int *pcount = (int *)arg;int i = 0;//while (i ++ < 100000) {(*pcount) ++; // 并不会到达100000usleep(1);}
}int main(){int i = 0;for (i = 0;i < THREAD_COUNT;i ++) {pthread_create(&thid[i], NULL, func, &count);}for (i = 0;i < 100;i ++) {printf("count --> %d\n", count);sleep(1);}
}
如果有两个线程对i=20进行自增：idx++
正常是这样：
从内存加载到寄存器 =》 寄存器自增 =》 从寄存器加载到内存
但可能是：
在线程1切换2时，没问题，在线程2切换线程1时，线程1栈中保存的寄存器的值INC是20，写入内存就是21，而不是22.
如果开启O3优化，编译器会将自增转换为原子操作（后面再将）
那我们在编码层怎么做：
- 加锁（对临界资源是否需要加锁，看它在汇编层面是否是原子操作 ）
- 直接把操作变成原子操作
互斥锁、自旋锁、原子操作
- 锁，就是对临界资源加锁，这里加一把互斥锁
void *func(void *arg) {int *pcount = (int *)arg;int i = 0;while (i ++ < 100000) {pthread_mutex_lock(&mutex); (*pcount) ++;pthread_mutex_unlock(&mutex);usleep(1);}
}
但其实，这里更应该用自旋锁
- 自旋锁：和互斥锁使用一样的，互斥锁在哪用，自旋锁就在哪里用（不让出cpu，一直等着锁被释放）
使用场景：
- 临界资源复杂的，有系统调用的操作用互斥锁，简单的用自旋（因为等的时间短，消耗的资源还少于线程切换的资源），
- 有系统调用的就别用自旋了，文件的读写，只允许一个线程访问的，用互斥锁，自增操作，队列读取可以用自旋锁
- 操作简单，且cpu提供了指令集的，用原子操作
- 原子操作
把三条指令（读、自增、写）变成一条：xaddl
原子操作需要cpu指令集的支持，比如这里的xaddl
int inc(int *value, int add) {int old;__asm__ volatile (// xaddl 第2个参数加第1个参数并把值存储到第一个参数；lock,锁cpu操作内存的总线// 锁总线、锁缓存的平时也用不到，这里不赘述了"lock; xaddl %2, %1;" : "=a" (old) // old：第0个参数: "m" (*value), "a" (add) // value第一个参数，add是第二个参数: "cc", "memory");return old;
}void *func(void *arg) {int *pcount = (int *)arg;int i = 0;while (i ++ < 100000) {inc(pcount, 1); // 原子操作usleep(1);}
}
而cas是原子操作的一种，也就是cpu指令集中的一个指令：compare and swap，先有比较再有赋值
if (a==b){ // comparea=c; // swap
}
这个就是cmpxchg(a,b,c)，用在单例模式中：
if (instance == null){instance = malloc(sizeof(object));
}
原子操作记住常用的就行 自增，自减，加减乘除，cas
cpu亲缘性：
在Linux内核中，都是通过task_struct进行调度的，为了避免一个task_struct被切换到其他核（减少系统调用），可以使用系统函数sched_setaffinity() 将一个或多个task_struct绑定到特定的核上
tip1：如果fork指定数量的子进程：
比如说我要创建6个子进程，如果fork()3次，那就是8个了（2，4，8），可以通过以下方式创建：
int i = 0;int num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF); // 获取cpu核心数量pid_t pid = 0;for (i = 0;i < num/2;i ++) {pid = fork();if (pid <= (pid_t)0) { // 如果是子线程（=0），就退出break;}}
tip2：以下内存我没深入理解，放在这里以后补充
线程私有空间：pthrerad_key
线程是进程的一个实体（），是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈)，但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源.
线程所独享的资源有：程序计数器、寄存器、栈、状态字，共享堆内存
为什么线程要有私有数据：
比如不同线程监听不同的端口，端口的数据，就属于线程的私有空间，不应该被其他线程读取，而线程的私有数据是通过一个Key结构体来实现的
setjmp/longjmp：函数间的跳转，实现try-catch的核心，要实现try-catch，还需线程私用空间