目录问题描述测试代码测试结果测试代码介绍别人的经验，我们的阶梯！开发中经常会遇到多个并发执行的线程需要访问同一个资源，即发生资源竞争。在这种场景下，一般的做法是加一把锁，通过锁机制保护临界区，达到独占资源的目的。本文主要介绍使用分段锁来解决这个问题。说起来很简单：就是降低锁的粒度，实现资源独占，最大程度避免竞争。问题描述周末和朋友聊天，聊了聊他们最近的工作。他们有一个项目需要将以前的一个单片机程序移植到x86平台上。由于历史原因，代码中处处充斥着全局变量。要知道：以前的单片机里有很多全局变量，方便好用！在代码中，尽量避免使用全局变量。缺点是：不方便模块化，函数不可重入，耦合度高。..由于大多数单片机只有一个CPU，所以是真正的串行运算。也许你会说：会出现中断，这也是异步操作。没错，但是在访问全局变量的地方可以关闭中断，这样就避免不了资源竞争。但是移植到x86平台后，在多核的情况下，多线程（任务）才是真正的并发执行序列。如果多个线程同时操作某个全局变量，必然存在竞争。针对这个问题，第一个想到的解决方案是：分配一个通用互斥量，不管哪个线程要访问全局变量，先获取锁，然后操作全局变量，操作完再释放锁完成了。但是这种方案有一个很大的问题，就是：当并发线程很多的时候，程序的执行效率太低了。他们最终的解决方案是分段锁，即根据数据索引对全局变量进行分段，并为每一段数据分配一个锁。至于每段的数据长度，需要根据实际业务场景进行调整，以达到最佳性能。回来后觉得这个想法很巧妙。这个机制看似简单，但确实能解决大问题。于是写了一段代码测试一下：这个方案对程序的性能影响有多大。测试代码在测试代码中，定义了一个全局变量：volatileinttest_data[DATA_TOTAL_NUM]；数组长度为10000（宏定义：DATA_TOTAL_NUM），然后创建100个线程并发访问这个全局变量，每个线程访问100000次。然后执行3个测试用例：测试1：00个线程在不使用锁的情况下同时操作全局变量，随机生成访问数据的索引，最后统计每个线程的平均执行时间。如果不使用锁，最终的结果（全局变量中的数据内容）一定是错误的。这只是看时间消耗。测试二：使用全局锁（大锁），100个线程使用一把锁。在操作全局变量之前，每个线程在操作全局变量之前必须先获取锁，否则只能阻塞等待其他线程释放锁。测试三：使用分段锁，根据全局变量的长度分配多个锁。每个线程访问时，根据访问数据的索引获取不同的锁，减少了竞争的机会。在这个测试场景中，全局变量test_data的长度为10000，每100条数据分配一个锁，所以一共需要100把锁。例如，在某个时候：线程1想要访问test_data[110]。线程2想要访问test_data[120]。线程3想要访问test_data[9900]。首先根据每个线程要访问的数据索引计算：这个索引对应哪个锁？计算方式：accessindex%计算每个锁对应的数据长度：线程1和线程2将对第二个锁竞争锁；而线程3可以单独获取最后一个锁，这样线程3就避免了与线程1和线程2的竞争。测试结果$./a.outtest1_naked:average=2876mstest2_one_big_lock:average=11233mstest3_segment_lock:average=3216ms来自测试结果，加段锁比使用全局锁好，确实对程序性能提升明显。当然，测试结果与不同的系统环境和业务场景有关，尤其是线程竞争程度、临界区执行时间等等。测试代码简介测试代码不考虑越界情况。例如：一个线程需要访问索引190~210上的数据，而这个区间刚好跨过200的分界点。第0个锁：0~99。第一个锁：100~199。第二个锁：200~299.因此，要访问190~210，需要同时获取第一把和第二把锁。在实际项目中，需要考虑这种越界的情况，只能通过计算起始索引和结束索引来获取这些锁。当然，为了防止死锁，需要按顺序获取。#defineTHREAD_NUMBER100//线程数#defineLOOP_TIMES_EACH_THREAD100000//每个线程执行for循环的次数#defineDATA_TOTAL_NUM10000//全局变量长度#defineSEGMENT_LEN100//多少数据分配一个锁volatileinttest_data[DATA_TOTAL_NUM];//竞争全局变量voidmain(void){test1_naked();test2_one_big_lock();test3_segment_lock();同时（1）睡眠（3）；//主线程一直运行，也可以使用getchar();}//测试一：子线程执行的函数void*test1_naked_function(void*arg){structtimevaltm1,tm2;gettimeofday(&tm1,NULL);for(unsignedinti=0;i
