10.2.2  自旋互斥体

还有一种特殊的基于轮询的进程内互斥体，这通常是一种糟糕的实践。简单地说，轮询就是通过反复不断地测试来等待某个条件的改变，像这样：

int g_flag;  
 
// 等待线程  
while(0 == g_flag)  
{}  
. . . // 现在做我们想做的事吧  

这种东西会吞噬处理器时钟周期，因为跟那个改变标志变量从而允许轮询线程继续执行的线程相比，轮询线程通常2被给予同样的优先级。轮询是个糟糕的主意，通常标志着使用它的人是个刚接触多线程的菜鸟，或者等着拿解雇费的萎瓜。

然而，某些场合则非常合适于采用自旋（spinning）。让我们看看下面自旋互斥体的实现，这是UNIXSTL3中的spin_mutex类（如程序清单10.2）：

程序清单10.2

class spin_mutex  
{  
public:  
  explicit spin_mutex(sint32_t *p = NULL)  
    : m_spinCount((NULL != p)   p : &m_internalCount)  
    , m_internalCount(0)  
  {}  
  void lock()  
  {  
    for(; 0 != atomic_write(m_spinCount, 1); sched_yield())  
    {}  
  }  
  void unlock()  
  {  
    atomic_set(m_spinCount, 0);  
  }  
// 成员  
private:  
  sint32_t  *m_spinCount;  
  sint32_t  m_internalCount;  
// 声明但不予实现  
private:  
    spin_mutex(class_type const &rhs);  
    spin_mutex &operator =(class_type const &rhs);  
};  

自旋互斥体的工作机制相当简单。当lock()被调用时，执行一次原子写操作，将自旋变量*m_spinCount（整型）置为1。如果它原先的值为0，就意味着调用者是设置它的第一个线程，从而"获取"该互斥体，然后该方法（lock()）返回。但如果原先的值为1，那就意味着调用者被另一个线程拒之门外1，无法获得该互斥体，于是接着调用PTHREAD函数sched_yield()，将执行机会让给其他线程。以后当它被再次唤醒时，它就会再次尝试获取该互斥体。这个过程不断重复，直到获取成功，从而该互斥体的所有权就得到了锁定。

当获取了互斥体的线程调用unlock()时，自旋变量*m_spinCount会被重置为0，从而允许其他线程再次获取该互斥体。由于该类可以基于一个外部的自旋变量来创建，因而引入了成员m_internalCount，使得构造函数看上去有一点复杂，不过这在某些特定的场合可能会非常有用（我们将在第11章和第31章中看到这一点）。

然而，当出现激烈的竞争情况时，自旋互斥体就不再是好的解决方案了。不过，在出现竞争的可能性很低并且获取/释放同步机制的开销也不高的情况下，使用自旋互斥体是行之有效的方案。由于它们可能导致高昂的开销，所以我倾向于仅将它们用在初始化动作中，这种情况下竞争极其罕见，但理论上仍是可能的，你心里要有数。