随想录（锁的来由和使用）

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对于开发系统级别软件的朋友来说，无论你是主动的还是被动的，锁的应用都是少不了的。很多人用锁，可是却未必知道锁的前世今生，什么时候用锁，什么时候不用锁？该用什么样的锁？今天我们就来对这个问题说道说道。

（1）为什么用锁？

之所以会用锁，其根本目的在于对公共资源的保护。比如说，我们希望对某些数据的操作是连贯的、具体的。否则，如果这些脏数据如果被再次引用的话，肯定会引发不可预计的故障。虽然从代码上看，我们的操作可能只是一条语句，但是它所对应的汇编操作很有可能是由几条命令合在一起完成的，所以中间发生任何的切换、中断都会出现问题。那么，有哪些变动会导致这种情况发生呢？其实也不复杂，主要就三种，

a）中断

b）抢占

c）smp

（2）哪些场景需要互斥处理？

上面说了三种情形，其实就是代码有可能被打扰的三种情况。首先，中断的发生是随机的，如果中断中使用了和内核段同样的数据，那么肯定会惹麻烦的。同样，抢占也是一个很重要的问题。所谓的抢占，其实就是说线程在中断返回、资源释放、抢占点有可能被系统切换出运行队列。有些时候，线程的数据可能需要与另外一个线程进行分享，如果我们此时不想和别人分享，那么关闭抢占就可以了，系统也不会进行线程调度处理了。最后一种是多cpu情形，本质上和多线程有关，不同的cpu运行不同的线程，所以对于数据的访问必须是互斥的，我们必须利用硬件提供的汇编语句来对代码进行互斥处理，自旋锁就是用的最多的一种方法。

（3）有哪些锁的使用方法？

为了提高数据的访问效率，人们设计了各种各样的锁。所有这些设计的目的只有一个，就是在保持数据正确性的条件下尽可能将锁造成的影响降到最小。这从linux内核发展的轨迹可以清晰地看出来，越是高级的锁，越是具有特定的应用场景，越需要小心处理。就我个人了解，当前使用较多的锁主要有下面几种：

a）关中断

b）禁止抢占

c）自旋锁

d）原子操作

e）读写锁

f）互斥量

g）信号量

h）事件

（4）使用锁需要注意些什么？

在所有代码里面，关于多线程的编写其实是很难的，主要是因为多线程考虑的情况多，另外一方面就是代码调试的难度很大，所以在模块设计的时候一定要慎重。在平时编写的时候，多用成熟代码，这样才会在软件质量上有所保障。不过，在锁的使用中，还是有一些规则是要注意的，比如，

a）中断的代码是不能使用带有schedule函数的锁

b）抢占只能防止本cpu上线程之间的互斥

c）使用自旋锁的代码段不能太长，否则影响系统性能

d）互斥量只能被本线程释放，在嵌入式实时系统中可能会遇到优先级反转的问题

e）使用信号量最合适的地方就是pv操作

f）原子锁计数比较合适

g）事件功能和网络编程中的select很像，可以响应多个情形，但是无法保证这些事件有序

h）锁成对使用、有序使用，做到这些可解决一大部分的死锁问题

i）没事别写多线程，就是写也先把单线程的代码完善好了再进行考虑和移植

j）在锁中使用指针需要十分小心