multithreading - 使用锁保护和互斥锁的首选方法是什么

Question

类成员函数将在其mutex或lock_guard上使用critical section和critical data。我可以看到这可以通过2种不同的方式来完成。

情况1:-for循环内部。 lock_guard在每次迭代时进行构造和破坏。

std::mutex s_mutex;

class Foo {
public:
    void bar() {
        for ( ... ) {
            std::lock_guard<std::mutex> guard( s_mutex );
            // critical section data
        } // lock_guard goes out of scope and releases or unlocks mutex
    }
};

情况2:-for循环之外。 lock_guard创建一次，然后在循环完成后销毁。

std::mutex s_mutex;

class Foo {
public:
    void bar() {
        std::lock_guard<std::mutex> guard( s_mutex );
        for ( ... ) {
            // data
        }
    } // lock_guard goes out of scope releasing or unlocking mutex.
};

我确实知道，在第一种情况下，一个线程可以在一个迭代中访问循环，而另一个线程可以在不同的迭代中访问循环，但是没有两个线程可以同时访问关键部分。至于第二种情况，我确实知道，如果某个线程正在访问该循环，则第二个线程只有在完全完成之前才能接触该循环。

一种方法比另一种方法更可取，还是取决于使用目的？是否会对性能产生影响？只需要澄清一些尝试维护现代c++最佳实践的方法即可。

Answer 1

您要解锁互斥锁，然后立即将其锁定。发生的情况取决于互斥锁的实现方式，但是典型的不公平实现会唤醒一个等待的线程，但是会在该线程能够运行之前抢占互斥锁，从而浪费了执行时间。

如果您的互斥量实现是公平的(请考虑ticket lock)，那么您的线程将无法在解锁互斥量后将其锁定，而必须等到另一个线程离开关键部分。这意味着在争用状态下，您的线程将不得不在每次迭代时进行上下文切换，从而浪费了执行时间。

因此，第二种情况(循环外部的互斥体)在公平和不公平的互斥体实现中都应该更有效，这是您应该做的。

现在，如果您关心延迟，则可以考虑在每次迭代时都锁定互斥锁，因为这允许其他线程运行，但这仅对于公平的互斥锁实现才有意义。

C++并没有说明std::mutex是否公平，而且大多数实现都不公平。因此，不要对此抱有太大期望。

因此，唯一明智且可移植的方法是将锁置于循环之外。因为即使您担心延迟，std::mutex也不会对您有所帮助。