C++11并发编程：原子操作atomic

一：概述

　　项目中经常用遇到多线程操作共享数据问题，常用的处理方式是对共享数据进行加锁，如果多线程操作共享变量也同样采用这种方式。

　　为什么要对共享变量加锁或使用原子操作？如两个线程操作同一变量过程中，一个线程执行过程中可能被内核临时挂起，这就是线程切换，当内核再次切换到该线程时，之前的数据可能已被修改，不能保证原子操作。

　　C++11提供了个原子的类和方法atomic，保证了多线程对变量原子性操作，相比加锁机制mutex.locak()，mutex.unlocak()，性能有几倍的提升。

　　所需头文件<atomic>

二：错误代码

 1 //全局变量
 2 int g_num = 0;
 3 
 4 void fun()
 5 {
 6     for (int i = 0; i < 10000000; i++)
 7     {
 8         g_num++;
 9     }
10     return ;
11 }
12 
13 int main()
14 {
15     //创建线程1
16     thread t1(fun);
17     //创建线程2
18     thread t2(fun);
19     t1.join();
20     t2.join();
21 
22     cout << g_num << endl;
23     getchar();
24     return 1;
25 }

应该输出结果20000000，实际每次结果都不一样，总是小于该值，正是由于多线程操作同一变量而没有保证原子性导致的。

三：加锁代码

 1 //全局变量
 2 int g_num = 0;
 3 mutex m_mutex;
 4 
 5 void fun()
 6 {
 7     for (int i = 0; i < 10000000; i++)
 8     {
 9         m_mutex.lock();
10         g_num++;
11         m_mutex.unlock();
12     }
13     return ;
14 }
15 
16 int main()
17 {
18     //获取当前毫秒时间戳
19     typedef chrono::time_point<chrono::system_clock, chrono::milliseconds> microClock_type;
20     microClock_type tp1 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());
21     long long time1 = tp1.time_since_epoch().count();
22 
23     //创建线程
24     thread t1(fun);
25     thread t2(fun);
26     t1.join();
27     t2.join();
28 
29     cout << "总数：" << g_num << endl;
30 
31     //获取当前毫秒时间戳
32     microClock_type tp2 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());
33     long long time2 = tp2.time_since_epoch().count();
34     cout << "耗时：" << time2 - time1 << "ms" << endl;
35 
36     getchar();
37     return 1;
38 }

执行结果：多次测试输出均为20000000，耗时在3.8s左右

四：atomic原子操作代码

 1 //全局变量
 2 atomic<int> g_num = 0;
 3 
 4 void fun()
 5 {
 6     for (int i = 0; i < 10000000; i++)
 7     {
 8         g_num++;
 9     }
10     return ;
11 }
12 
13 int main()
14 {
15     //获取当前毫秒时间戳
16     typedef chrono::time_point<chrono::system_clock, chrono::milliseconds> microClock_type;
17     microClock_type tp1 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());
18     long long time1 = tp1.time_since_epoch().count();
19 
20     //创建线程
21     thread t1(fun);
22     thread t2(fun);
23     t1.join();
24     t2.join();
25 
26     cout << "总数：" << g_num << endl;
27 
28     //获取当前毫秒时间戳
29     microClock_type tp2 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());
30     long long time2 = tp2.time_since_epoch().count();
31     cout << "耗时：" << time2 - time1 << "ms" << endl;
32 
33     getchar();
34     return 1;
35 }