linux - pthread_mutex_lock 和 pthread_mutex_unlock 的开销

Question

我想知道如果不是多线程上下文，pthread_mutex_lock和pthread_mutex_unlock会造成多少开销，所以我写了一个demo:

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
#define LOOP_COUNT 1000000000

int main(int argc, char* argv[])
{
    time_t cur_time = time(NULL);
    double d = 0.0;
    printf("%s", asctime(localtime(&cur_time)));
    for (int i = 0; i < LOOP_COUNT; ++i) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        d += 0.1;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    cur_time = time(NULL);
    printf("%s", asctime(localtime(&cur_time)));
    d = 0.0;
    for (int i = 0; i < LOOP_COUNT; ++i) {
        d += 0.1;
    }
    cur_time = time(NULL);
    printf("%s", asctime(localtime(&cur_time)));
    return 0;
}

输出是:

Wed Mar 21 10:58:25 2018
Wed Mar 21 10:58:41 2018
Wed Mar 21 10:58:43 2018

那么，开销真的存在吗？如果是，pthread_mutex_lock 和 pthread_mutex_unlock 究竟做了什么导致了开销？

Answer 1

SO 上肯定有类似的问题和答案，但我会在这里提供几个信息点。

首先，通常情况下，互斥体的最大成本是至少有 2 个线程在用力攻击互斥体。无竞争的互斥量并不昂贵，本质上它可以根据原子标志来实现。

另外一个事实是，互斥量存在实现障碍，例如顺序一致性。粗略地说，如果在另一个 CPU 内核上运行的另一个线程读取关键部分中一个线程写入的数据，则该数据必须在互斥锁解锁时通过总线发布，以确保其他处理器/CPU 内核的缓存能够看到数据。