Multithreading “为什么？”；锁是一种昂贵的操作。”；这么频繁地说出来？

我已经阅读了很多关于线程和所有同步机制的资料。我也理解做得不好的危险

我刚刚看了PDC2009关于并行性和并发性的视频，这里再次提到“锁是一个昂贵的操作”。我现在在各种文本和书籍中都遇到过这样一个短语，我也听过这个领域的专家这么说

我想知道，获得一个锁（互斥或信号量）到底有什么代价？它是否导致在汇编程序级别发出

LOCK 35;

指令

获取锁是否需要对操作系统进行内核调用

为什么锁被认为是一种昂贵的操作？“昂贵”是一个相当相对的术语，因此如果我们将其与创建新线程（需要设置线程堆栈等）进行比较，那么获得锁的成本到底有多高

封面下面是什么

我的猜测是，它不可能那么昂贵，因为我确信Windows（例如）要运行，必须始终使用数百个锁/同步机制

有人能详细说明吗

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注意：我只是好奇，我知道线程是如何工作的，我也不想做一些愚蠢的优化。

锁通常是旋转锁，这会导致线程在锁定时“旋转”而不做任何有用的工作

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什么都不做是很昂贵的，因为众所周知：“时间就是金钱”。

锁很昂贵，因为它们会阻止其他线程获得锁。延迟可能是致命的，使多处理器系统比没有锁的单线程设计慢

它是否导致在汇编程序级别发出锁指令

不，因为它并不总是这样

获取锁是否需要对操作系统进行内核调用

不，因为它通常不会这样做

事实上，锁非常非常便宜。价格昂贵的是竞争。如果必须在锁和争用之间进行选择，大多数情况下锁是更好的选择

如果使用得当，锁是一种避免争用的机制。它们会自动找到争用的线程并取消对它们的调度，这样一来，主要是以不争用的线程并发运行结束

例如：假设您有四个线程准备运行，A、B、C和D。假设A和B相互竞争（假设它们操作同一个集合）。假设C和D相互竞争，但A不与C竞争。如果A和B同时运行（竞争），锁将导致其中一个未准备好运行，调度程序将调度C（或D），两个线程将运行，而不会进一步竞争。（至少在下一次上下文切换之前。）

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通常，当人们说“锁是昂贵的”时，他们的意思是争用是昂贵的。不幸的是，通过这样的措辞，他们经常鼓励人们最小化锁，但在这个过程中增加争用。在绝大多数情况下，这是一个失败的主张。（有一些例外。）

简单的回答是：不，它们不贵

较长的答案是：是的，它们很昂贵，因为除非你的锁毫无意义，什么都不做，否则锁的存在会减慢你的代码

实际答案需要澄清：

技术vs.实施vs.设计：

Technical:answer澄清了这一点，即，如果您运行单线程代码，其中包含lock语句，那么锁不会降低您的速度*

实现：在his中指出，锁很慢，因为阻塞会导致延迟，从而导致应用程序速度变慢

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设计：真正的答案是，包含锁的设计往往比不包含锁的设计慢。锁是用来降低代码速度的

因此，如果您能够合理地编写代码，使锁永远不会被命中或根本不需要，那么您绝对应该这样做。这就是人们说“锁很昂贵”的原因。这并不是因为

lock（obj）

语句很昂贵，而是阻塞其他线程的行为很昂贵，并且只应该在您认为值得花费的情况下进行

*当然，如果在单线程应用程序中发生锁争用，它将永远不会结束。

当可变共享数据需要锁时，您可能会失去并行性的好处。

让我们首先简化一下，上下文切换是免费的，锁是便宜的（这两个都不完全正确-我们将在最后讨论这些问题）

• 考虑一下线程不共享数据的情况：线程可以运行 独立地而不必担心其他线程的状态。拥有两个线程将使算法运行速度提高一倍

• 接下来，介绍一些随时间变化的共享数据。 根据定义，任何两个线程都不能同时修改/读取此数据 同时。这意味着如果两个线程碰巧想要访问 对于这些数据，您不再有并发操作：它们必须在 序列化（同步）方式。这种情况越频繁 发生争用时，应用程序的行为越像 单线程应用程序优于双线程应用程序

因此，当有人说“锁是一个昂贵的操作”时，我认为这是由于并行性的潜在损失，而不是锁本身的昂贵

成本 除了失去并行性之外，如果您积累了锁和潜在同步和上下文切换的小但非零成本，那么拥有锁很可能会降低算法的速度

还要注意的是，您尝试访问的线程越多