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【中间件】brpc_基础_butex.h

news 来源：原创 2025/5/8 1:19:20

butex.h 学习笔记

源码

butex.h 提供了一种用户态同步原语 butex（类似 Linux 的 futex），专为 bthread 设计，用于高效协调线程的阻塞与唤醒。其核心是通过原子操作结合等待队列管理，减少内核态切换开销，适用于高并发场景。

创建与销毁：
- butex_create(): 创建 32 位 butex 对象，返回指针（非跨进程）。
- butex_create_checked<T>(): 类型安全的创建（需 sizeof(T) == sizeof(int)）。
- butex_destroy(): 销毁 butex，释放资源。
等待机制：
- butex_wait(): 原子等待 butex 值等于 expected_value，支持超时（绝对时间 abstime）和队列插入位置控制（prepend 决定头或尾）。
唤醒机制：
- 单次唤醒：butex_wake() 唤醒至多 1 个线程。
- 批量唤醒：butex_wake_n(n) 唤醒最多 n 个线程（n=0 唤醒全部）。
- 排除唤醒：butex_wake_except() 唤醒除指定线程外的所有等待者。
- 队列转移：butex_requeue() 唤醒一个线程，其余迁移到另一 butex。

轻量高效：
- 用户态实现，避免内核切换。
- MIN_SLEEP_US=2：短于 2μs 的休眠直接返回 ETIMEDOUT，减少无意义等待。
灵活唤醒策略：
- 支持精确控制唤醒数量、排除特定线程、转移等待队列，满足复杂同步需求（如锁优化、条件变量实现）。
时间处理：
- butex_wait 使用绝对时间（abstime），与 futex 的相对时间不同，需调用方正确处理时间转换。
队列顺序控制：
- prepend 参数允许将线程插入等待队列头部，影响唤醒顺序（如实现非公平锁）。

资源管理：
- 必须成对调用 butex_create 和 butex_destroy，防止内存泄漏。
- 确保 butex_wait 前检查条件，避免虚假唤醒（类似 pthread_cond_wait）。
时间处理：
- 传递 abstime 时需使用 CLOCK_REALTIME 时间，正确计算绝对时间点。
线程安全：
- butex 本身不保证线程安全，需结合原子操作或上层同步原语使用。
性能优化：
- 短时等待直接返回 ETIMEDOUT，避免无意义调度。
- nosignal 参数可能用于减少信号开销，需根据场景选择。

butex 是 bthread 库中高效同步的核心机制，通过用户态原子操作与等待队列管理，为上层同步原语（如互斥锁、条件变量）提供基础。其设计注重灵活性与性能，适用于高并发、低延迟场景。开发者需合理选择唤醒策略、处理时间与资源，以充分发挥其优势。