互斥锁和信号量区别(互斥锁性能消耗)

互斥锁性能消耗

每个dble节点内存中都维护metadata。metadata是每个节点从后端mysql查询解析出来的，分库分表多个表的时候，会做分片一致性校验。

有两个层级的锁来使操作相同表的DDL串行执行

1. 单节点时本地锁

内存中本地锁，单进程内每个DDL sql串行去校验锁，锁本身是按照表的粒度组织的。

2. 多节点时zk节点互斥

在本地锁上新增一层 zk中的互斥锁，执行DDL前选获取本地锁，再检查zk中的节点，保证操作相同表的DDL在多个dble节点之间串行执行。DDL执行成功后还要通知其他节点更新各自维护的metadata。

互斥锁用法

、spinlock 简介

自旋锁（spinlock）：是指当一个线程在获取锁的时候，如果锁已经被其它线程获取，那么该线程将循环等待，不断尝试获取锁，直到获取到锁才会退出循环

二、自旋锁与互斥锁的区别

自旋锁与互斥锁类似，它们都是为了解决对某项资源的互斥使用，在任何时刻最多只能有一个线程获得锁

对于互斥锁，如果资源已经被占用，调用者将进入睡眠状态

对于自旋锁，如果资源已经被占用，调用者就一直循环在那里，看是否自旋锁的保持者已经释放了锁

三、自旋锁的优缺点

自旋锁不会使线程状态发生切换，不会使线程进入阻塞状态，减少了不必要的上下文切换，执行速度快。非自旋锁在获取不到锁的时候会进入阻塞状态，从而进入内核态，当获取到锁的时候需要从内核态恢复，需要线程上下文切换，影响性能

如果某个线程持有锁的时间过长，就会导致其它等待获取锁的线程长时间循环等待消耗CPU，造成CPU使用率极高

互斥锁实现原理

mutex锁的原理如下

1.不同于信号量，mutex需要谁拿的锁谁来释放锁。

2.不同于自旋锁，mutex临界区允许睡眠。

3.不同于自旋锁，mutex在拿锁时若锁被别人持有，会根据锁的持有者是否正在运行来决定是乐观自旋或是睡眠等待。 atomic_long_t owner; //owner中记录了锁的持有者的task_struct地址，且低3bit记录了锁的状态

spinlock_t wait_lock; //用来保护wait_list链表

struct list_head wait_list; //等待链表，等着拿锁的进程会被记录在此list上，操作wait_list需要wait_lock的保护owner成员可被认为是mutex锁的本体，此成员为空则说明锁未被持有，非空则说明锁被持有。实际上owner被划分为两个域——task field和flags field，分别是63bit至3bit存放锁的持有者的task_struct地址，2bit至0bit存放锁的状态。其中bit0表示wait_list是否为空，bit1和bit2用来实现handoff机制。

互斥锁会产生死锁吗

　　死锁deadlocks（死锁）由于资源占用是互斥的，当某个进程提出申请资源后，使得有关进程在无外力协助下，永远分配不到必需的资源而无法继续运行，这就产生了一种特殊现象死锁。一种情形，此时执行程序中两个或多个线程发生永久堵塞（等待），每个线程都在等待被其他线程占用并堵塞了的资源。例如，如果线程A锁住了记录1并等待记录2，而线程B锁住了记录2并等待记录1，这样两个线程就发生了死锁现象。

互斥锁使用场景

python提供了“可重入锁”：threading.RLock。RLock内部维护着一个Lock和一个counter变量，counter记录了acquire的次数，从而使得资源可以被多次require。 直到一个线程所有的acquire都被release，其他的线程才能获得资源。这里以例1为例，如果使用RLock代替Lock，则不会发生死锁！

互斥锁性能消耗很小

首先，Java中synchronized可以实现对对象加互斥锁。

其次，我们来聊一聊synchronized互斥锁的实现原理。Java虚拟机中，synchronized支持的同步方法和同步语句都是使用monitor来实现的。每个对象都与一个monitor相关联，当一个线程执行到一个monitor监视下的代码块中的第一个指令时，该线程必须在引用的对象上获得一个锁，这个锁是monitor实现的。在HotSpot虚拟机中，monitor是由ObjectMonitor实现，使用C++编写实现，具体代码在HotSpot虚拟机源码ObjectMonitor.hpp文件中。

查看源码会发现，主要的属性有_count(记录该线程获取锁的次数)、_recursions(锁的重入次数)、_owner(指向持有ObjectMonitor对象的线程)、_WaitSet(处于wait状态的线程集合)、_EntryList(处于等待锁block状态的线程队列)。

当并发线程执行synchronized修饰的方法或语句块时，先进入_EntryList中，当某个线程获取到对象的monitor后，把monitor对象中的_owner变量设置为当前线程，同时monitor对象中的计数器_count加1，当前线程获取同步锁成功。

当synchronized修饰的方法或语句块中的线程调用wait()方法时，当前线程将释放持有的monitor对象，monitor对象中的_owner变量赋值为null，同时，monitor对象中的_count值减1，然后当前线程进入_WaitSet集合中等待被唤醒。

互斥锁可能导致线程阻塞

线程同步的四种常见方式是：

1. 互斥锁：通过在访问共享资源前获取互斥锁，保证只有一个线程可以访问该共享资源。

2. 条件变量：当多个线程需要等待某些条件满足时，使用条件变量来阻塞这些线程，并在条件满足时唤醒它们继续执行。

3. 信号量：用于控制并发访问数量的计数器。当某个线程需要占用共享资源时，它会尝试获得信号量。如果当前可用信号量数为0，则被阻塞；否则成功获取后就可以访问了。

4. 屏障（barrier）：等待所有参与者都达到某一点再同时开始执行下一步操作的机制。屏障可分为简单屏障和循环屏障两种类型。