我是使用线程的新手，并且已经阅读了很多关于如何共享数据和保护数据的信息。但是我还没有真正掌握何时需要使用互斥锁和锁来保护数据。
以下是我将要解决的问题的说明。需要注意的重要一点是，它将具有时间关键性，因此我需要尽可能减少开销。
我有两个固定大小的双数组。
第一个数组将为后续计算提供数据。 线程将从中读取值，但永远不会被修改。一个 任何线程都可以在某个时间读取元素。
第二个数组将用于存储计算结果
由线程执行。这个数组的元素只会是
由一个线程更新，并且可能只在结果值
时更新一次
被写入。
我的问题呢？
每次从只读数组访问数据时，是否真的需要在线程中使用互斥锁？如果是这样，你能解释一下原因吗？
我是否需要在写入结果数组时在线程中使用互斥锁，即使这是唯一写入此元素的线程？
我应该使用原子数据类型吗？如果我这样做会有很长时间吗？
这类问题的答案似乎很多 - 不，如果您的变量是对齐的，则不需要互斥锁。我这个例子中的数组元素是否会对齐，或者是否有某种方法可以确保它们是？
代码将在64位linux上实现。我打算使用Boost库进行多线程处理。
感谢所有回复和评论 我一直在仔细研究这个问题并在网上看了好几天，一旦发布了答案，清楚的解释就会在几秒钟内回来。有一个“已接受的答案”，但所有的答案和评论都同样有用。再次感谢
答案 0 :(得分：7)
- 每次从只读数组访问数据时，是否真的需要在线程中使用互斥锁？如果可以，你能解释一下原因吗？
没有。由于数据永远不会被修改，因此不会出现同步问题。
- 在写入结果数组时，是否需要在线程中使用互斥锁，即使这将是唯一写入此元素的线程？
取决于
在任何情况下，请注意不要通过不同的线程写入相邻的内存位置。这可能会破坏性能。请参阅“虚假共享”。考虑到，你可能没有很多内核，因此没有很多线程，你说写只做一次，但这可能不是一个重大问题。
- 我应该使用原子数据类型吗？如果我这样做会有很长时间吗？
如果使用锁（互斥锁），则不需要原子变量（并且它们确实存在开销）。如果不需要同步，则不需要原子变量。如果需要同步，则可以使用原子变量来避免某些情况下的锁定。在哪些情况下你可以使用原子而不是锁...更复杂，我认为超出了这个问题的范围。
鉴于你在评论中对你的情况的描述，似乎根本不需要同步，因此没有原子也没有锁。
- ...这个示例中的数组元素是否会对齐，或者是否有某种方法可以确保它们是？
正如Arvid所指出的，您可以使用c ++ 11中引入的alginas关键字请求特定对齐。在预C ++ 11中，您可以使用编译器特定的扩展：https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-5.1.0/gcc/Variable-Attributes.html
答案 1 :(得分：3)
在给出的两个条件下，不需要互斥锁。请记住每个使用互斥锁（或任何同步构造）都是性能开销。因此，您希望尽可能地避免使用它们（当然，不要损害正确的代码）。
没有。由于线程只读取数组，因此不需要互斥锁。
没有。由于每个线程只写入不同的内存位置，因此不可能出现竞争条件。
没有。这里不需要对对象进行原子访问。实际上，使用原子对象可能会对性能产生负面影响，因为它会阻止优化可能性，例如重新排序操作。
答案 2 :(得分：1)
您需要使用锁定的唯一时间是在共享资源上修改数据。例如，如果某些线程用于写入数据而某些线程用于读取数据（在两种情况下都来自同一资源），那么在写入完成时只需要锁定。这是为了防止被称为＆＃34; race＆＃34;。
当您制作操作共享资源上的数据的程序时，谷歌上有很好的竞赛信息。
答案 3 :(得分：0)
你走在正确的轨道上。
1）对于第一个数组（只读），您不需要使用互斥锁。由于线程只是读取不改变数据，因此线程无法破坏另一个线程的数据
2）我对这个问题感到有些困惑。如果您知道线程1只会将一个元素写入数组插槽1而线程2只会写入数组插槽2，那么您不需要互斥锁。但是我不确定你是如何实现这个属性的。如果我的上述陈述对您的情况不正确，您肯定需要互斥锁。
3）鉴于原子的定义：
原子类型是封装一个值的类型，该值的访问保证不会导致数据争用，并且可用于同步不同线程之间的内存访问。
注意，互斥锁是原子的意味着只需要一条汇编指令来获取/释放锁。如果需要2个汇编指令来获取/释放锁，则锁将不是线程安全的。例如，如果线程1尝试获取锁并且切换到线程2，则线程2将获取锁。
使用原子数据类型可以减少开销，但不会显着。
4）我不确定你怎么能保证你的变量是排列的。由于线程可以在程序中的任何时刻切换（您的操作系统确定线程何时切换）
希望这有帮助