C++11并发编程：原子操作atomic

一：概述

　　项目中经常用遇到多线程操作共享数据问题，常用的处理方式是对共享数据进行加锁，如果多线程操作共享变量也同样采用这种方式。

　　为什么要对共享变量加锁或使用原子操作？如两个线程操作同一变量过程中，一个线程执行过程中可能被内核临时挂起，这就是线程切换，当内核再次切换到该线程时，之前的数据可能已被修改，不能保证原子操作。

　　C++11提供了个原子的类和方法atomic，保证了多线程对变量原子性操作，相比加锁机制mutex.locak()，mutex.unlocak()，性能有几倍的提升。

　　所需头文件<atomic>

二：错误代码

//全局变量
int g_num = 0;

void fun()
{
    for (int i = 0; i < 10000000; i++)
    {
        g_num++;
    }
    return ;
}

int main()
{
    //创建线程1
    thread t1(fun);
    //创建线程2
    thread t2(fun);
    t1.join();
    t2.join();

    cout << g_num << endl;
    getchar();
    return 1;
}

应该输出结果20000000，实际每次结果都不一样，总是小于该值，正是由于多线程操作同一变量而没有保证原子性导致的。

三：加锁代码

//全局变量
int g_num = 0;
mutex m_mutex;

void fun()
{
    for (int i = 0; i < 10000000; i++)
    {
        m_mutex.lock();
        g_num++;
        m_mutex.unlock();
    }
    return ;
}

int main()
{
    //获取当前毫秒时间戳
    typedef chrono::time_point<chrono::system_clock, chrono::milliseconds> microClock_type;
    microClock_type tp1 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());
    long long time1 = tp1.time_since_epoch().count();

    //创建线程
    thread t1(fun);
    thread t2(fun);
    t1.join();
    t2.join();

    cout << "总数：" << g_num << endl;

    //获取当前毫秒时间戳
    microClock_type tp2 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());
    long long time2 = tp2.time_since_epoch().count();
    cout << "耗时：" << time2 - time1 << "ms" << endl;

    getchar();
    return 1;
}

执行结果：多次测试输出均为20000000，耗时在3.8s左右

四：atomic原子操作代码

//全局变量
atomic<int> g_num = 0;

void fun()
{
    for (int i = 0; i < 10000000; i++)
    {
        g_num++;
    }
    return ;
}

int main()
{
    //获取当前毫秒时间戳
    typedef chrono::time_point<chrono::system_clock, chrono::milliseconds> microClock_type;
    microClock_type tp1 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());
    long long time1 = tp1.time_since_epoch().count();

    //创建线程
    thread t1(fun);
    thread t2(fun);
    t1.join();
    t2.join();

    cout << "总数：" << g_num << endl;

    //获取当前毫秒时间戳
    microClock_type tp2 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());
    long long time2 = tp2.time_since_epoch().count();
    cout << "耗时：" << time2 - time1 << "ms" << endl;

    getchar();
    return 1;
}

执行结果：多次测试输出均为20000000，耗时在1.3s左右

五：总结

　　c++11的原子类atomic相比使用加锁机制性能有2~3倍提升，对于共享变量能用原子类型的就不要再用加锁机制了。

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