C++11多线程(5)【互斥锁(unique_lock)】

互斥锁保证了线程间的同步,但是却将并行操作变成了串行操作,这对性能有很大的影响,所以我们要尽可能的减小锁定的区域,也就是使用细粒度锁

这一点lock_guard做的不好,不够灵活,lock_guard只能保证在析构的时候执行解锁操作,lock_guard本身并没有提供加锁和解锁的接口,但是有些时候会有这种需求。看下面的例子。

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class LogFile {
std::mutex _mu;
ofstream f;
public:
LogFile() {
f.open("log.txt");
}
~LogFile() {
f.close();
}
void shared_print(string msg, int id) {
{
std::lock_guard<std::mutex> guard(_mu);
//do something 1
}
//do something 2
{
std::lock_guard<std::mutex> guard(_mu);
// do something 3
f << msg << id << endl;
cout << msg << id << endl;
}
}

};

上面的代码中,一个函数内部有两段代码需要进行保护,这个时候使用lock_guard就需要创建两个局部对象来管理同一个互斥锁(其实也可以只创建一个,但是锁的力度太大,效率不行),修改方法是使用unique_lock。它提供了lock()unlock()接口,能记录现在处于上锁还是没上锁状态,在析构的时候,会根据当前状态来决定是否要进行解锁(lock_guard就一定会解锁)。上面的代码修改如下:

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class LogFile {
std::mutex _mu;
ofstream f;
public:
LogFile() {
f.open("log.txt");
}
~LogFile() {
f.close();
}
void shared_print(string msg, int id) {

std::unique_lock<std::mutex> guard(_mu);
//do something 1
guard.unlock(); //临时解锁

//do something 2

guard.lock(); //继续上锁
// do something 3
f << msg << id << endl;
cout << msg << id << endl;
// 结束时析构guard会临时解锁
// 这句话可要可不要,不写,析构的时候也会自动执行
// guard.ulock();
}

};

上面的代码可以看到,在无需加锁的操作时,可以先临时释放锁,然后需要继续保护的时候,可以继续上锁,这样就无需重复的实例化lock_guard对象,还能减少锁的区域。同样,可以使用std::defer_lock设置初始化的时候不进行默认的上锁操作:

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void shared_print(string msg, int id) {
std::unique_lock<std::mutex> guard(_mu, std::defer_lock);
//do something 1

guard.lock();
// do something protected
guard.unlock(); //临时解锁

//do something 2

guard.lock(); //继续上锁
// do something 3
f << msg << id << endl;
cout << msg << id << endl;
// 结束时析构guard会临时解锁
}

这样使用起来就比lock_guard更加灵活!然后这也是有代价的,因为它内部需要维护锁的状态,所以效率要比lock_guard低一点,在lock_guard能解决问题的时候,就是用lock_guard,反之,使用unique_lock

后面在学习条件变量的时候,还会有unique_lock的用武之地。

另外,请注意,unique_locklock_guard都不能复制,lock_guard不能移动,但是unique_lock可以!

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// unique_lock 可以移动,不能复制
std::unique_lock<std::mutex> guard1(_mu);
std::unique_lock<std::mutex> guard2 = guard1; // error
std::unique_lock<std::mutex> guard2 = std::move(guard1); // ok

// lock_guard 不能移动,不能复制
std::lock_guard<std::mutex> guard1(_mu);
std::lock_guard<std::mutex> guard2 = guard1; // error
std::lock_guard<std::mutex> guard2 = std::move(guard1); // error

作者:StormZhu

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