Mutex鎖的同步機(jī)制在近年來(lái)確實(shí)取得了一些重要的突破，主要集中在其性能優(yōu)化和適用性的擴(kuò)展上。以下是關(guān)于Mutex鎖的同步機(jī)制的相關(guān)信息：
Mutex鎖的同步機(jī)制突破
- 樂(lè)觀自旋：傳統(tǒng)的Mutex鎖在加鎖失敗時(shí)會(huì)阻塞等待，而樂(lè)觀自旋是一種優(yōu)化機(jī)制，允許線程在加鎖失敗時(shí)不是立即阻塞，而是自旋等待，即不斷檢查鎖是否可用。這種機(jī)制可以在鎖被持有的時(shí)間很短時(shí)提高性能，因?yàn)樗苊饬司€程上下文切換的開(kāi)銷。
- MCS鎖機(jī)制：為了解決多CPU系統(tǒng)中的鎖競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，MCS鎖機(jī)制被引入。它通過(guò)為每個(gè)CPU分配一個(gè)自旋鎖，并維護(hù)一個(gè)鏈表來(lái)管理等待鎖的線程，從而減少了緩存行爭(zhēng)用，提高了性能。
- 自旋次數(shù)的優(yōu)化：自旋等待的時(shí)間被限制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，通常是4次，以避免過(guò)度的CPU資源消耗。
Mutex鎖的適用性擴(kuò)展
- 鎖的傳遞性：在解鎖過(guò)程中，鎖的釋放是傳遞性的，即鎖從一個(gè)線程傳遞到下一個(gè)線程，而不是隨機(jī)選擇一個(gè)線程釋放鎖，這有助于減少線程間的競(jìng)爭(zhēng)。
- 與信號(hào)量的比較：與信號(hào)量相比，Mutex鎖在鎖爭(zhēng)用激烈的測(cè)試場(chǎng)景下執(zhí)行速度更快，可擴(kuò)展性更好，因?yàn)樗臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義更小。
Mutex鎖的性能優(yōu)化
- 減少上下文切換：通過(guò)樂(lè)觀自旋和MCS鎖機(jī)制，Mutex鎖減少了線程上下文切換的次數(shù)，從而提高了系統(tǒng)的整體性能。
- 避免緩存行爭(zhēng)用：MCS鎖機(jī)制通過(guò)維護(hù)一個(gè)鏈表來(lái)管理等待鎖的線程，減少了緩存行爭(zhēng)用，提高了多CPU系統(tǒng)中的性能。
Mutex鎖的初始化與銷毀
- 靜態(tài)初始化：使用宏
pthread_mutex_initializer可以在聲明互斥鎖變量時(shí)直接初始化，適用于靜態(tài)分配的互斥鎖。
- 動(dòng)態(tài)初始化：使用
pthread_mutex_init()函數(shù)可以在程序運(yùn)行時(shí)初始化互斥鎖，適用于需要?jiǎng)討B(tài)創(chuàng)建和銷毀的互斥鎖。
通過(guò)這些突破，Mutex鎖的同步機(jī)制在性能、適用性和資源利用方面得到了顯著的提升，為多線程編程和并發(fā)控制提供了更強(qiáng)大的工具。
