隨想錄（鎖的來由和使用）

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    對於開發系統層級軟體的朋友來說，無論你是主動的還是被動的，鎖的應用都是少不了的。很多人用鎖，可是卻未必知道鎖的前世今生，什麼時候用鎖，什麼時候不用鎖？該用什麼樣的鎖？今天我們就來對這個問題說道說道。

    （1）為什麼用鎖？

    之所以會用鎖，其根本目的在於對公用資源的保護。比如說，我們希望對某些資料的操作是連貫的、具體的。否則，如果這些髒資料如果被再次引用的話，肯定會引發不可預計的故障。雖然從代碼上看，我們的操作可能只是一條語句，但是它所對應的彙編操作很有可能是由幾條命令合在一起完成的，所以中間發生任何的切換、中斷都會出現問題。那麼，有哪些變動會導致這種情況發生呢？其實也不複雜，主要就三種，

    a）中斷

    b）搶佔

    c）smp

   

    （2）哪些情境需要互斥處理？

    上面說了三種情形，其實就是代碼有可能被打擾的三種情況。首先，中斷的發生是隨機的，如果中斷中使用了和核心段同樣的資料，那麼肯定會惹麻煩的。同樣，搶佔也是一個很重要的問題。所謂的搶佔，其實就是說線程在中斷返回、資源釋放、搶佔點有可能被系統切換出運行隊列。有些時候，線程的資料可能需要與另外一個線程進行分享，如果我們此時不想和別人分享，那麼關閉搶佔就可以了，系統也不會進行線程調度處理了。最後一種是多cpu情形，本質上和多線程有關，不同的cpu運行不同的線程，所以對於資料的訪問必須是互斥的，我們必須利用硬體提供的彙編語句來對代碼進行互斥處理，自旋鎖就是用的最多的一種方法。

    （3）有哪些鎖的使用方法？

    為了提高資料的訪問效率，人們設計了各種各樣的鎖。所有這些設計的目的只有一個，就是在保持資料正確性的條件下儘可能將鎖造成的影響降到最小。這從linux核心發展的軌跡可以清晰地看出來，越是進階的鎖，越是具有特定的應用情境，越需要小心處理。就我個人瞭解，當前使用較多的鎖主要有下面幾種：

    a）關中斷

    b）禁止搶佔

    c）自旋鎖

    d）原子操作

    e）讀寫鎖

    f）互斥量

    g）訊號量

    h）事件

    （4）使用鎖需要注意些什嗎？

    在所有代碼裡面，關於多線程的編寫其實是很難的，主要是因為多線程考慮的情況多，另外一方面就是代碼調試的難度很大，所以在模組設計的時候一定要謹慎。在平時編寫的時候，多用成熟代碼，這樣才會在軟體品質上有所保障。不過，在鎖的使用中，還是有一些規則是要注意的，比如，

    a）中斷的代碼是不能使用帶有schedule函數的鎖

    b）搶佔只能防止本cpu上線程之間的互斥

    c）使用自旋鎖的程式碼片段不能太長，否則影響系統效能

    d）互斥量只能被本線程釋放，在嵌入式即時系統中可能會遇到優先順序反轉的問題

    e）使用訊號量最合適的地方就是pv操作

    f）原子鎖計數比較合適

    g）事件功能和網路編程中的select很像，可以響應多個情形，但是無法保證這些事件有序

    h）鎖成對使用、有序使用，做到這些可解決一大部分的死結問題

    i）沒事別寫多線程，就是寫也先把單線程的代碼完善好了再進行考慮和移植

    j）在鎖中使用指標需要十分小心