C++ ------ 互斥鎖、原子操作的性能測試

atomic原子操作:是在新標准C++11，引入了原子操作的概念，並通過這個新的頭文件提供了多種原子操作數據類型，例如，atomic_bool,atomic_int等等

 

測試程序

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <atomic>
#include <time.h>

#define TEST_DATA_LENGTH 100000 //每個線程操作次數
#define THREAD_NUM 10 //線程個數

using namespace std;//引入std命名空間

mutex m;//聲明互斥鎖m

long n_total = 0;
long m_total = 0;
atomic<long> a_total = 0;//原子量的初始化

//在不采用互斥鎖和原子類的情況下
void test_f_normal()
{
    for(int i = 0; i < TEST_DATA_LENGTH; i++)
    {
        n_total += 1;
    }
}

//使用mutex互斥鎖
void test_f_mutex()
{
    for(int i = 0; i < TEST_DATA_LENGTH; i++)
    {
        m.lock();
        m_total += 1;
        m.unlock();
    }
}
//使用原子操作
void test_f_atomic()
{
    for(int i = 0; i < TEST_DATA_LENGTH; i++)
    {
        a_total += 1;
    }
}




void main()
{
    thread ts[THREAD_NUM];
    //normal mode ,result is error
    clock_t start = clock();

    for(int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
    {
        ts[i] = thread(&test_f_normal);
    }

    for(int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
    {
        ts[i].join();
    }

    clock_t end = clock();
    cout << "total: " << n_total << endl;
    cout << "test_f_normal: " << end - start << endl;


    //use mutex ,
    clock_t mstart = clock();

    for(int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
    {
        ts[i] = thread(&test_f_mutex);
    }

    for(int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
    {
        ts[i].join();
    }

    clock_t mend = clock();
    cout << "total: " << m_total << endl;
    cout << "test_f_mutex: " << mend - mstart << endl;

    //use atomic
    clock_t astart = clock();

    for(int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
    {
        ts[i] = thread(&test_f_atomic);
    }

    for(int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
    {
        ts[i].join();
    }

    clock_t aend = clock();
    cout << "total: " << a_total << endl;
    cout << "test_f_atomic: " << aend - astart << endl;

    system("pause");
    return;
}

 

 

測試結果

total: 601409
test_f_normal: 29
total: 1000000
test_f_mutex: 11274
total: 1000000
test_f_atomic: 35

 

 

總結

由上面的測試結果可以看得出來
1.在不使用互斥鎖和原子量的時候,多線程的操作會使結果是錯誤的.
2.原子操作的實現跟普通數據類型類似，但是它能夠在保證結果正確的前提下，提供比mutex等鎖機制更好的性能

提示:開發過程中,對於多線程的情況下,單個基礎數據類型的數據共享安全,盡量使用原子操作代替鎖機制. 當需要對代碼塊進行數據安全保護的時候,就需要選擇使用鎖機制或者自旋鎖了。