Question

简单的多线程c ++ 11程序，其中所有线程都在紧密循环中锁定相同的互斥锁。

当它使用8个线程（作为逻辑cpus的数量）时，它可以达到500万个锁/秒

但只添加一个额外的线程 - 性能下降到200,000 /秒！

修改

在g ++ 4.8.2下（ubuntu x64）：即使有100个线程也没有性能下降！（性能超过两倍，但这是另一个故事） - 所以这确实是VC ++互斥实现的一个特定问题

我使用以下代码（Windows 7 x64）复制它：

#include <chrono>
#include <thread>
#include <memory>
#include <mutex>
#include <atomic>
#include <sstream>
#include <iostream>

using namespace std::chrono;

void thread_loop(std::mutex* mutex, std::atomic_uint64_t* counter)
{
    while (true)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> ul(*mutex);        
        counter->operator++();                    
    }        
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{    

    int threads = 9;
    std::mutex mutex;
    std::atomic_uint64_t counter = 0;

    std::cout << "Starting " << threads << " threads.." << std::endl;
    for (int i = 0; i < threads; ++i)
        new std::thread(&thread_loop, &mutex, &counter);

    std::cout << "Started " << threads << " threads.." << std::endl;
    while (1)
    {   
        counter = 0;
        std::this_thread::sleep_for(seconds(1));        
        std::cout << "Counter = " << counter.load() << std::endl;                
    }    
}

VS 2013剖析器告诉我，大部分时间（95.7％）都是在紧密循环中浪费的（rtlocks.cpp中的第697行）：

while (IsBlocked() & & spinWait._SpinOnce())
{
//_YieldProcessor is called inside _SpinOnce
}

可能是什么原因？如何改进？

操作系统：Windows 7 x64

CPU：i7 3770 4核（x2超线程）

Answer 1

使用8个线程，您的代码正在旋转，但是在没有CPU必须在线程丢失其时间片之前暂停线程的情况下获取锁定。

随着您添加越来越多的线程，争用级别会增加，因此线程无法在其时间片内获取锁定的可能性。当发生这种情况时，线程被挂起并且上下文开关发生在另一个线程上，CPU将检查该线程是否可以被唤醒。

所有这些切换，挂起和唤醒都需要从用户模式转换到内核模式，这是一项昂贵的操作，因此性能会受到很大影响。

要改进一些事情，要么减少争用锁定的线程数量，要么增加可用内核数量。在您的示例中，您使用的是std::atomic数字，因此您无需锁定以便在其上调用++，因为它已经是线程安全的。

Answer 2

互斥体无论如何都会在每个线程之间产生争用，但是如果你尝试使用的线程多于你拥有的核心，即使它们已经准备就绪，也不是所有线程都可以同时运行，所以它们需要保持停止状态。开始 - 称为上下文切换。

您可以“解决”这个问题的唯一方法是使用更少的线程或获得更多内核。

Answer 3

您的问题是有8个线程存储到共享资源（不是加载，加载无法修改的共享资源是安全的，并且锁定是不必要的）

8个主题＆gt;核心数意味着
- 并非每个线程都可以在单个cpu中运行
- 还有更多任务计划
的互斥

线程无法获取mutext会睡眠，并将此线程排队等待队列。（似乎windows中的互斥锁实现使用短旋转，然后将此线程排队等待队列，如果没有获取互斥锁？）< / LI>

写无锁算法很难，但在你的问题中，有一种方法。

如果你可以获得更多核心，那么

使用std::atomic<uint64_t>并删除互斥锁，默认情况下增加原子序数是原子的（没有特殊的内存模型）。

如果线程num不是常量，则将其更改为核心num，然后绑定它们

#include <chrono> #include <thread> #include <memory> #include <atomic> #include <sstream> #include <iostream> using namespace std::chrono; void thread_loop(std::atomic<uint64_t>* counter) { while (true) { (*counter)++; } } int main(int argc, char* argv[]) { int threads = 9; std::atomic<uint64_t> counter(0); std::cout << "Starting " << threads << " threads.." << std::endl; for (int i = 0; i < threads; ++i) new std::thread(&thread_loop, &counter); std::cout << "Started " << threads << " threads.." << std::endl; while (1) { std::this_thread::sleep_for(seconds(1)); std::cout << "Counter = " << counter.load() << std::endl; } }

这可能更快。享受; - ）

VC ++：性能下降x20当线程多于cpus但不在g ++下

3 个答案: