java - 如何理解自旋鎖和互斥鎖?
問題描述
網上的文章看了很多還是很迷茫,誰能通俗易懂的給我解釋一下這兩個概念啊?
我在python多線程編碼中一般都是在線程的run方法中用while True死循環,然后在死循環的循環體末尾調用queue.task_done移除該隊列,然后在主線程調用queue的join方法阻塞主線程,防止主線程直接結束,請問我這種多線程編碼方式是否合理?會不會有什么bug?另外請問一下我在run中調用死循環是不是就叫做自旋鎖?
問題解答
回答1:首先要了解什么是互斥鎖,互斥鎖代表的意思是什么,就是在兩個線程A,B 訪問同一塊內存的時侯。理想情況下我們的執行順序應該是 A 完全執行完后,B來執行但是,執行是有占用CPU指令時間的,如果不用任何機制的話,當A執行到一半時,B占用了CPU,B去處理這段內存,然后B執行完畢,A再得到CPU,內存數據不就出錯了嗎?為了內存的數據安全。就采用了一種互斥的技術,A訪問這段內存的時候,首先判斷這段內存有沒有在使用中的標志(取個名字叫做鎖),沒有的話對這段內存加一個標志(鎖),然后A在處理這段內存,A處理完了解鎖。如果在A處理內存這個時候B來訪問的話,B看到這段內存有使用中的標志(鎖)了,B可以有好幾種行為。行為一:占用CPU。不斷循環并測試鎖的狀態,線程不會掛起(睡眠),處于忙等狀態,采用這種行為的鎖叫做自旋鎖。行為二:線程B休眠阻塞,放棄CPU,直到A執行完了,鎖沒了,再使用內存。這種行為叫做互斥鎖。看到這里你大概也明白了,鎖就是實現互斥作用的同步機制。自旋鎖就是互斥鎖的一種情況(等待的時候會占用CPU的互斥鎖)罷了。不要被名稱所誤導。要了解背后的機制,換個名字也要明白,參考鏈接 鏈接描述
回答2:1.Python多線程run方法的中使用while循環時,如果在循環體沒有使用停止程序機制,會一直運行下去.因此樓主如果想讓編碼方式得當,可以使用信號量或者其他變量機制通知循環體停止,或者判斷隊列是否為空,若為空,直接break,退出循環.
2.run中的死循環不是自旋鎖,假如循環體內有資源競爭,給加了個鎖,但這種鎖也是互斥鎖.python的鎖使用的是信號量semaphore,不是spinlock.
// https://svn.python.org/projects/python/trunk/Python/thread_atheos.hstatic int fastmutex_lock(fastmutex_t * mutex){ atomic_t prev = atomic_add(&mutex->count, 1); if (prev > 0)return lock_semaphore(mutex->sem); return 0;}
自旋鎖:多線程同時訪問同一個資源,為防止資源的讀取修改不一致設置的一種鎖,如果線程訪問資源時,已經有線程占有資源,那么后者線程會等待當前線程釋放資源,此時后者(不休眠)一直運行CPU檢測前者占有資源是否釋放,這種后者訪問并一直檢測資源占有的機制就是自旋鎖.
互斥鎖:目的和自旋鎖一樣,但機制不一樣,當線程占用資源后,加上鎖,后者線程訪問時,由于資源被占有,轉入休眠(sleep)狀態,等資源被釋放后,通過信號量通知排隊等候的線程。
回答3:Python代碼會按照這樣的流程進行運行,
設置GIL
切換到某一個線程
運行
線程退出,設置為休眠狀態
解鎖GIL
重復以上操作
可能是因為GIL的原因,我似乎沒有在Python里面看到過自旋鎖,更多使用的是互斥鎖。
下面是我以前寫多線程的方法,僅供參考~
import Queuefrom threading import Threadtemp_queue = Queue.Queue()class Test(Thread): def __init__(self):Thread.__init__(self) def run(self):while temp_queue.empty() is False: pass # do sth here # temp = temp_queue.get()tasks = []for i in range(10): tasks.append(Test())for task in tasks: task.start()for task in tasks: task.join()
既然是隊列,Queue中Queue().get()中說明了Remove and return an item from the queue.
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