multithreading - "locks are an expensive operation"经常被说出来的原因是什么？

Question

我已经阅读了很多关于线程和所有涉及的同步机制的 Material 。我也理解不正确操作的危险。

我刚看了this PDC 2009 关于并行和并发的视频，这里再次提到“锁是一项昂贵的操作”。我现在在各种文本、书籍中都遇到过这样的短语，而且我听到该领域的专家也说过。

我想知道，获得锁(互斥锁或信号量)究竟有什么代价？是否会导致 LOCK#要在汇编程序级别发出的指令？

获取锁需要内核调用操作系统吗？

为什么锁被认为是一项昂贵的操作？ “昂贵”是一个相当相对的术语，因此如果与创建新线程(需要设置线程堆栈等)相比，获取锁的成本究竟有多大？

封面下发生了什么？

我的猜测是，它不可能那么昂贵，因为我确信要运行 Windows(例如)，必须一直使用数百个锁/同步机制。

谁能详细说明一下？

注意:我只是好奇，我知道线程是如何工作的，而且我也不打算做一些愚蠢的优化。

Answer 1

Is it the fact that it causes a LOCK# instruction to be emitted at Assembler level?

不，因为它并不总是那样做。

Is it the fact that obtaining a lock requires a kernel call into the OS?

不，因为它通常不会这样做。

事实上，锁非常非常便宜。竞争是昂贵的。如果您必须在锁定和争用之间进行选择，大多数情况下锁定是更好的选择。

如果使用得当，锁是一种避免争用的机制。它们会自动找到争用的线程并取消调度它们，这样一来，主要会以不争用并发运行的线程结束。

例如:假设您有四个线程准备运行，A、B、C 和 D。假设 A 和 B 相互竞争(假设它们操作同一个集合)。并且说 C 和 D 相互争用，但 A 不与 C 争用。 如果 A 和 B 同时运行(争用)，锁将导致其中之一未准备好运行，调度程序将然后调度 C(或 D)，两个线程将运行而不会进一步争用。 (至少在下一次上下文切换之前。)

通常，当人们说“锁很贵”时，他们的意思是争用很贵。不幸的是，通过用他们的方式表达它，他们经常鼓励人们尽量减少锁，但会增加过程中的争用。在绝大多数情况下，这是一个失败的提议。 (有一些异常(exception)。)