C++11多线程(十):atomic原子操作的高效率(实例)

参考链接：http://blog.csdn.net/yockie/article/details/8838686

目录

1.原子操作介绍

2.示例比较:不用锁及原子(结果错误)

3.示例比较:用锁(耗时)

4.示例比较:原子(更加简便，省时)

1.原子操作介绍
所谓的原子操作，取的就是“原子是最小的、不可分割的最小个体”的意义，它表示在多个线程访问同一个全局资源的时候，能够确保所有其他的线程都不在同一时间内访问相同的资源。也就是他确保了在同一时刻只有唯一的线程对这个资源进行访问。这有点类似互斥对象对共享资源的访问的保护，但是原子操作更加接近底层，因而效率更高。

在以往的C++标准中并没有对原子操作进行规定，我们往往是使用汇编语言，或者是借助第三方的线程库，例如intel的pthread来实现。在新标准C++11，引入了原子操作的概念，并通过这个新的头文件提供了多种原子操作数据类型，例如，atomic_bool,atomic_int等等，如果我们在多个线程中对这些类型的共享资源进行操作，编译器将保证这些操作都是原子性的，也就是说，确保任意时刻只有一个线程对这个资源进行访问，编译器将保证，多个线程访问这个共享资源的正确性。从而避免了锁的使用，提高了效率。

我们还是来看一个实际的例子。假若我们要设计一个广告点击统计程序，在服务器程序中，使用多个线程模拟多个用户对广告的点击。请看下面3个示例。

2.示例比较:不用锁及原子

#include <iostream>       // std::cout

#include <atomic>         // std::atomic

#include <thread>         // std::thread

#include <vector>         // std::vector

long clickCnt = 0;

void ClickAdBoard()//点击广告

{                
for (int i = 0; i < 100000; ++i) 
{
clickCnt++;
}   

};

int main()

{
std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 1; i <= 10; ++i) threads.push_back(std::thread(ClickAdBoard));

for (auto& th : threads) th.join();
cout << "All Click Count:" << clickCnt << endl;

return 0;

}

本机输出：444317

应为：1000000

3.示例比较:用锁

分析：加锁以后计算结果正确，但是非常耗时

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

using namespace std; 

#include <thread>

#include <vector>

#include <mutex>

#include <atomic>         // std::atomic

mutex mtx;

long clickCnt = 0;

void ClickAdBoard()//点击广告

{                
for (int i = 0; i < 100000; ++i) 
{
mtx.lock();
clickCnt++;
mtx.unlock();
}   

};

int main()

{
clock_t  startClock = clock();
std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 1; i <= 10; ++i) threads.push_back(std::thread(ClickAdBoard));

for (auto& th : threads) th.join();
cout << "All Click Count:" << clickCnt << endl;

clock_t  endClock = clock();
cout << "耗时：" << endClock - startClock << "ms" << endl;

return 0;

}

All Click Count:1000000

耗时：29188ms

请按任意键继续. . .

4.示例比较:原子(更加简便，省时)

分析：简便，省时

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

using namespace std; 

#include <thread>

#include <vector>

#include <mutex>

#include <atomic>         // std::atomic

std::atomic<long> clickCnt(0);//广告点击次数

void ClickAdBoard()//点击广告

{                
for (int i = 0; i < 100000; ++i) 
{
clickCnt++;
}   

};

int main()

{
clock_t  startClock = clock();
std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 1; i <= 10; ++i) threads.push_back(std::thread(ClickAdBoard));

for (auto& th : threads) th.join();
cout << "All Click Count:" << clickCnt << endl;

clock_t  endClock = clock();
cout << "耗时：" << endClock - startClock << "ms" << endl;

return 0;

}

输出：

All Click Count:1000000

耗时：80ms

请按任意键继续. . .