C++11多執行緒(十):atomic原子操作的高效率(例項)

阿新 • • 發佈：2019-01-15

參考連結：http://blog.csdn.net/yockie/article/details/8838686

目錄
1.原子操作介紹
2.示例比較:不用鎖及原子(結果錯誤)
3.示例比較:用鎖(耗時)
4.示例比較:原子(更加簡便，省時)

1.原子操作介紹
所謂的原子操作，取的就是“原子是最小的、不可分割的最小個體”的意義，它表示在多個執行緒訪問同一個全域性資源的時候，能夠確保所有其他的執行緒都不在同一時間內訪問相同的資源。也就是他確保了在同一時刻只有唯一的執行緒對這個資源進行訪問。這有點類似互斥物件對共享資源的訪問的保護，但是原子操作更加接近底層，因而效率更高。

在以往的C++標準中並沒有對原子操作進行規定，我們往往是使用匯編語言，或者是藉助第三方的執行緒庫，例如intel的pthread來實現。在新標準C++11，引入了原子操作的概念，並通過這個新的標頭檔案提供了多種原子操作資料型別，例如，atomic_bool,atomic_int等等，如果我們在多個執行緒中對這些型別的共享資源進行操作，編譯器將保證這些操作都是原子性的，也就是說，確保任意時刻只有一個執行緒對這個資源進行訪問，編譯器將保證，多個執行緒訪問這個共享資源的正確性。從而避免了鎖的使用，提高了效率。

我們還是來看一個實際的例子。假若我們要設計一個廣告點選統計程式，在伺服器程式中，使用多個執行緒模擬多個使用者對廣告的點選。請看下面3個示例。

2.示例比較:不用鎖及原子
#include <iostream> // std::cout
#include <atomic> // std::atomic
#include <thread> // std::thread
#include <vector> // std::vector

long clickCnt = 0;

void ClickAdBoard()//點選廣告
{
for (int i = 0; i < 100000; ++i)
{
clickCnt++;
}

};

int main()
{
std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 1; i <= 10; ++i) threads.push_back(std::thread(ClickAdBoard));

for (auto& th : threads) th.join();
cout << "All Click Count:" << clickCnt << endl;

return 0;
}
本機輸出：444317
應為：1000000

3.示例比較:用鎖
分析：加鎖以後計算結果正確，但是非常耗時
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;
#include <thread>
#include <vector>
#include <mutex>
#include <atomic> // std::atomic

mutex mtx;
long clickCnt = 0;

void ClickAdBoard()//點選廣告
{
for (int i = 0; i < 100000; ++i)
{
mtx.lock();
clickCnt++;
mtx.unlock();
}

};

int main()
{
clock_t startClock = clock();
std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 1; i <= 10; ++i) threads.push_back(std::thread(ClickAdBoard));

for (auto& th : threads) th.join();
cout << "All Click Count:" << clickCnt << endl;

clock_t endClock = clock();
cout << "耗時：" << endClock - startClock << "ms" << endl;

return 0;
}

All Click Count:1000000
耗時：29188ms
請按任意鍵繼續. . .

4.示例比較:原子(更加簡便，省時)
分析：簡便，省時
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;
#include <thread>
#include <vector>
#include <mutex>
#include <atomic> // std::atomic

std::atomic<long> clickCnt(0);//廣告點選次數

void ClickAdBoard()//點選廣告
{
for (int i = 0; i < 100000; ++i)
{
clickCnt++;
}

};

int main()
{
clock_t startClock = clock();
std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 1; i <= 10; ++i) threads.push_back(std::thread(ClickAdBoard));

for (auto& th : threads) th.join();
cout << "All Click Count:" << clickCnt << endl;

clock_t endClock = clock();
cout << "耗時：" << endClock - startClock << "ms" << endl;

return 0;
}
輸出：
All Click Count:1000000
耗時：80ms
請按任意鍵繼續. . .

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