C++ マルチスレッドプログラミングにおけるスピンロックの役割は何ですか?-C++-php.cn

C++ マルチスレッドプログラミングにおけるスピンロックの役割は何ですか?

WBOY

リリース： 2024-06-06 10:32:57

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スピンロックは、共有リソースを保護するために使用される軽量のロックで、コンテキストの切り替えを回避するために継続的にポーリングすることでロックステータスを取得します。利点としては、高い効率性、応答性、拡張性が挙げられますが、欠点としては、CPU の無駄が発生する可能性があり、長期間のロック状況には適していないことが挙げられます。

C++ 多线程编程中 spinlocks 的作用是什么？

C++ マルチスレッドプログラミングにおけるスピンロック

はじめに

スピンロックは、スレッドが共有リソースにアクセスしようとするときに使用される軽量のロックで、ロックのステータスを常にポーリングすることでコンテキストを回避します。スイッチ。

原則

スピンロックの動作原理は次のとおりです。スレッドがロックを取得しようとすると、ロックのステータスを継続的にチェックします。ロックが解放されると、スレッドは直ちにロックを取得します。ロックが別のスレッドによって取得されている場合、スレッドはロックが解放されるまでロックのステータスをポーリングし続けます。

利点

高効率: スピンロックは、高価なコンテキストスイッチを回避するため、ミューテックスロックなどの他のロックメカニズムよりも効率的です。
レスポンシブ: スレッドがロックのステータスを継続的にポーリングすると、ロックの解放に迅速に反応できます。
高いスケーラビリティ: 各スレッドが独自のキャッシュラインでスピンできるため、スピンロックはマルチプロセッサシステムで適切にパフォーマンスを発揮します。

制限事項

CPU の無駄が発生する可能性があります: ロックの競合が激しい場合、ロックステータスを常にポーリングすると、大量の CPU リソースが浪費される可能性があります。
長期ロックの状況には適していません: ロックが長時間保持されると、スピンロックによりスレッドの枯渇が発生する可能性があります。

実際的なケース

次のコード例は、C++ で std::atomic<bool> を使用してスピンロックを実装する方法を示しています:

#include <atomic>

class Spinlock {
private:
    std::atomic<bool> locked;

public:
    Spinlock() : locked(false) {}

    void lock() {
        while (locked.exchange(true)) { /* 旋转直到锁被释放 */ }
    }

    void unlock() {
        locked.store(false);
    }
};

int main() {
    Spinlock lock;

    // 创建多个线程来争用锁
    std::vector<std::thread> threads;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        threads.push_back(std::thread([&lock] {
            lock.lock();
            // 访问共享资源
            lock.unlock();
        }));
    }

    // 等待所有线程完成
    for (std::thread& thread : threads) {
        thread.join();
    }

    return 0;
}

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