對於臨界區 - 何時使用 std::mutex 與 std::atomic_flag？

Question

這是使用 STL atomic_flag 的 Spinlock 類的實現，摘自https://www.modernescpp.com/index.php/the-atomic-flag 。

class Spinlock{
public:
  Spinlock(): flag(ATOMIC_FLAG_INIT) {}

  void lock(){
    while( flag.test_and_set() );
  }

  void unlock(){
    flag.clear();
  }

 private:
   std::atomic_flag flag;
 };

我可以將它用於代碼的任何關鍵部分：

 void myfunction() {
     std::lock_guard<Spinlock> guard(_spinLock);
     ...
 }

修改后的問題：

對於臨界區，似乎我現在有兩個選擇 - std::mutex 和 std::atomic_flag。 什么時候使用一個比另一個更有意義？

Answer 1

std::mutex也可以與conditions結合使用，而你的類不能直接這樣做。 它也可以很好地與作用域鎖配合使用。

除此之外，你的陳述

它更有效率

不是絕對正確的。 線

while( flag.test_and_set() );

例如，忙等待，這在某些設置中是有效的，而在其他設置中不如指數退避。

Answer 2

問題是：你想達到什么目標，你願意為此做出什么犧牲？

std::atomic_flag不斷請求鎖以訪問臨界區，這使運行它的 CPU 內核保持 100% 忙碌。 如果您有足夠多的內核可以操作，或者沒有多少線程同時在同一臨界區上運行，那么這不會成為問題。 盡管它在用戶空間和內核空間之間節省了昂貴的上下文切換。

另一方面， std::mutex不會使其核心保持忙碌。 使用此解決方案，您無法觀察到任何內核上的顯着負載。 那是因為線程被調度程序掛起，而其他線程在做一些工作。 這意味着線程的狀態被存儲，然后恢復並稍后恢復。