c++ - Windows 上互斥量、临界区等的成本

Question

我在某处读到互斥锁的开销并不大，因为上下文切换仅在争用的情况下发生。

在 Linux 中也称为 Futexes。

同样的事情在 Windows 中是否适用？关键部分是否更适合映射到 Linux 中的互斥体。

据我所知，与 Mutex 相比，临界区提供了更好的最佳性能，这是否适用于所有情况？

在 Windows 中是否存在互斥体比临界区更快的极端情况。

假设只有一个进程线程正在访问互斥量(只是为了消除临界区的其他好处)

添加信息:操作系统 windows 服务器，
语言 C++

Answer 1

考虑到 Critical Sections 和 Mutexes 的具体用途，我不认为你可以问一个关于成本的问题，因为当你需要的时候你没有太多选择多个线程接触相同的数据。显然，如果您只需要递增/递减一个数字，您可以在 volatile 数字上使用 Interlocked*() 函数，这样就可以了。但对于更复杂的事情，您需要使用同步对象。

从 Synchronization Objects available on Windows^ 开始阅读。所有功能都列在那里，很好地分组和正确解释。 有些仅适用于 Windows 8。

关于你的问题，Critical Sections 比 Mutex 更便宜，因为它们被设计为在同一进程中运行。阅读 this^和 this^ 或以下引用。

A critical section object provides synchronization similar to that provided by a mutex object, except that a critical section can be used only by the threads of a single process. Event, mutex, and semaphore objects can also be used in a single-process application, but critical section objects provide a slightly faster, more efficient mechanism for mutual-exclusion synchronization (a processor-specific test and set instruction). Like a mutex object, a critical section object can be owned by only one thread at a time, which makes it useful for protecting a shared resource from simultaneous access. Unlike a mutex object, there is no way to tell whether a critical section has been abandoned.

我使用 Critical Sections 进行相同的进程同步，使用 Mutexes 进行跨进程同步。 只有当我真的需要知道的时候如果一个同步对象被放弃，我会在同一个进程中使用 Mutexes。

因此，如果您需要一个同步对象，问题不在于成本是多少，而在于哪个更便宜 :) 除了内存损坏之外别无选择。

PS:可能有像 one mentioned in the selected answer here^ 这样的替代方案，但我总是选择核心平台特定功能与跨平台性。它总是更快! 因此，如果您使用 Windows，请使用 Windows 的工具 :)

更新

根据您的需要，您可以尝试在线程中尽可能多地完成自包含工作，并且只在最后或不时合并数据，从而减少对同步对象的需求。

愚蠢的例子:获取一个 URL 列表。您需要抓取并分析它们。

1. 加入一堆线程并开始从输入列表中一个接一个地挑选 URL。对于每一个过程，您都可以在执行过程中集中结果。这是实时的，很酷
2. 或者您可以加入线程，每个线程都有一部分输入 URL。这消除了同步选择过程的需要。您将分析结果存储在线程中，最后，您只需组合一次结果。或者说每 10 个 URL 一次。不适合他们每个人。这将大大减少同步操作。

因此，可以通过选择合适的工具并考虑如何降低锁定和解锁来降低成本。但成本无法去除:)

PS:我只考虑 URL :)

更新 2:

在一个项目中需要做一些测量。结果非常令人惊讶:

• std::mutex 是最昂贵的。 (跨平台的代价)
• Windows 原生 Mutex 比 std 快 2 倍。
• Critical Section 比native Mutex 快 2 倍。
• SlimReadWriteLock 是 Critical Section 的 +-10%。
• 我自制的 InterlockedMutex(自旋锁) 比 Critical Section 快 1.25 到 1.75 倍。