同步原语：原子和互斥锁之间的延迟相等

Question

我正在努力提高我对 C++ 中同步原语的理解。我测量了各种并发操作的延迟，例如：

• 对于原始std::mutex，.unlock() 和.lock() 返回之间的时间
• 对于std::condition_variable，.notify_one() 和.wait() 返回之间的时间
• 对于std::binary_semaphore，.release() 和 .acquire() 之间的时间
• 对于std::atomic_flag，从.clear() 和.notify_one() 到.wait() 以及从.test_and_set() 和.notify_one() 到.wait() 的时间

所有这些延迟都是相同的 (~4µs-15µs)。经过一番挖掘，我发现信号量是用原子实现的，而 condition_variables 归结为互斥体。所以它归结为原子与互斥体。在进入相关函数时（在 windows/MSVC 上），我发现 atomics 使用 Wait­On­Address/Wake­By­Address 而 mutex 使用 SRW 锁 (AcquireSRWLockExclusive)。

我天真地假设原子（尤其是 atomic_flag）具有最好的延迟特性，因为它们的功能非常有限。所以我的问题：

• 为什么它们同样快？可能是我有限的测试。
• Wait­On­Address/Wake­By­Address和SRW锁有什么区别？我认为它们都仅限于一个过程。我只在Wait­On­Address上找到了this article，但几乎没有涉及到与SRW锁的区别。

Answer 1

在非竞争状态下，SRWLock 只是一个原子int。因此，它的性能与atomic 相同也就不足为奇了。

一旦您在测试中引入一些争用，您应该会看到非常不同的时间安排。

SRWLock 本质上是 futex 的 Windows 版本 - 一种同步原语，在发生争用之前完全保留在用户空间中。

Wait­On­Address / Wake­By­Address 和 SRWLock 在内部非常相似，但用例不同 - SRWLock 直接实现了 mutex/shared_mutex 和 Wait­On­Address / Wake­By­Address 对于 @987654330 更有用@。