八、并发与I/O
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2026-05-11
c++中自旋锁与互斥锁的性能对比及适用场景
自旋锁（Spinlock）通过忙等待实现同步，在用户态循环检查锁状态，适用于锁持有时间短的场景。
互斥锁（Mutex）通过系统调用实现阻塞，线程会进入睡眠状态，适用于锁持有时间较长的场景。
自旋锁避免上下文切换开销但浪费CPU周期，互斥锁节省CPU资源但引入切换开销。
select，poll和epoll
select、poll和epoll都是Linux系统中用于I/O多路复用的机制，允许单个线程监视多个文件描述符的就绪状态。
select是最早的实现，有文件描述符数量限制；
poll改进了select的局限性，但性能在大规模连接时仍不理想；
epoll是Linux特有的高性能实现，使用事件驱动模型，适合处理大量并发连接。
1.select: 最早出现的I/O多路复用机制
使用位图(fd_set)表示文件描述符集合
默认限制为1024个文件描述符(FD_SETSIZE)
每次调用需要重新设置监控集合
采用轮询方式检查就绪状态，时间复杂度O(n)
2.poll: 改进select的文件描述符数量限制
使用pollfd结构数组代替位图
没有最大文件描述符数量的硬性限制
仍然需要遍历所有描述符检查就绪状态
每次调用需要复制整个描述符数组到内核
3.epoll: Linux特有的高性能I/O多路复用机制
使用事件驱动模型，无需轮询
支持边缘触发(ET)和水平触发(LT)模式
使用红黑树存储监控的描述符，高效管理大量连接
就绪列表直接返回已就绪的描述符，时间复杂度O(1)
使用mmap加速内核与用户空间的数据交换