为啥互斥锁不需要互斥锁（而互斥锁需要互斥锁......）

Posted 2023-02-22

【中文标题】为啥互斥锁不需要互斥锁（而互斥锁需要互斥锁......）

【英文标题】：Why doesn't a mutex need a mutex (and that mutex need a mutex...)为什么互斥锁不需要互斥锁（而互斥锁需要互斥锁......）

【发布时间】：2016-09-02 11:45:48

【问题描述】：

我通过指针（cv::Mat's 和 bool's）将几个变量传递给多个线程，并试图了解何时需要使用互斥锁。我发现如果不在 cv::Mat 上使用它，我的程序会崩溃（可能是因为一个线程正在写入另一个正在读取的内存区域），所以我为这些变量实现了互斥锁，它有解决了问题。

但现在互斥锁是我通过指针传递给每个线程的另一个变量。所以在这种情况下，对互斥体变量的处理的使用与我需要互斥体的其他变量相同，所以互斥体有什么特别之处以至于我也不需要互斥体（当然还有永远，这个概念不起作用）。

要清楚，我的代码工作正常，这更多是出于教育目的。

例子：

//Common frames 
cv::Mat captureimage, displayimage;
std::mutex capturemutex, displaymutex;

//Start image capture thread
std::thread t_imagecapture( CaptureImageThread, &captureimage, &capturemutex, &exitsignal );
//Start image processor thread
std::thread t_imageprocessor( ProcessImageThread, &captureimage, &capturemutex, &exitsignal );
//Start display thread
std::thread t_displayupdate( DisplayUpdateThread, &displayimage, &displaymutex, &exitsignal );

【问题讨论】：

通常线程间共享的所有变量使用一个互斥体就足够了。

互斥锁本身被设计为线程安全的。它们使用操作系统的底层机制，保证在锁定/解锁互斥锁时不会出现竞争条件。

“我已经为这些变量实现了互斥锁”——不，你还没有实现互斥锁；你已经使用过互斥体。

关于为每个变量使用唯一互斥锁与使用普通互斥锁相比，使用多个互斥锁不会提高性能吗？例如，在这个应用程序中，我不希望 t_displayupdate 线程在 t_imagecapture 线程正在写入捕获图像时等待读取 displayiamge。

如果受这些互斥锁保护的数据结构具有完全不相关的处理，您可以获得一些性能提升。否则，如果您需要一次获取两个或多个互斥锁，很容易陷入死锁，请参阅en.wikipedia.org/wiki/Deadlock

【参考方案1】：

互斥锁是一种原子锁。它使用低级方法（CPU），例如，它可以test-and-set 锁而不会被中断，因此它不需要外部锁来执行此操作。并且一旦设置了锁，其他线程就无法做到这一点，因此互斥锁可以保护其他资源的访问。

【讨论】：

是的，我认为我不需要指出所有的实现。我什至不知道所有的实现，所以我将对其进行编辑以突出显示。

谢谢！此外，this 站点有助于解释原子操作。而原子操作的主题，阅读this thread 听起来我需要为我的布尔变量使用std::atomic。

是的，atd::atomic 在多线程工作时改变了游戏规则。当需要以原子方式完成更多代码或必须保护更复杂的资源时，仍然需要互斥锁。