很多文章都有介绍相比于互斥锁（mutex），原子操作的消耗更小、性能更高。

那么：

1. 真的是这样吗？是所有场景都这样吗？

2. 为什么会这样呢？

3. 锁和原子操作分别适合哪些场景呢？

原子操作是怎么实现的？

原子操作是利用硬件（处理器）支持的原子操作来实现的，是属于低级别的同步操作，所以通常更快，但功能比较有限。

原子操作是简单的施加内存屏障。不能暂停线程的执行。所以没有线程上下文切换的开销。

但如果是争用非常频繁的场景，就会导致大量线程一直占着 CPU 在死循环，比较浪费 CPU 资源。

原子操作通常用于进行简单的操作，比如递增一个计数器、更新一个 flag、Compare-And-Change。

锁是怎么实现的？

锁的实现更依赖于操作系统，比如 windows 和 linux 对锁的实现方式就可能不同。不过底层也是依靠原子操作来实现的。相对于原子操作，锁是更高级别、更上层的实现。

锁可以暂停线程，把 CPU 让渡给其它线程来执行，但这就带来了上下文切换的开销。自旋锁可以通过一直自旋来达到一直占用 CPU 的目的。

目前的锁实现大多都会先自旋一小段时间，如果仍然无法抢占到锁，就会让出 CPU 时间。

不过如果是争用非常频繁的场景，把 CPU 资源让渡给其它线程执行可能也更合理。

锁可以用来保护更复杂的操作块，而不仅是简单的计数器场景。

另外，锁因为是操作系统内核的实现，所以可以适用于多进程之间。而原子操作只能适用于单进程内的多线程之间。

该用 mutex 还是 atomic?

1. 竞态区比较复杂的，使用 mutex。因为 atomic 的功能很有限，只能适用于比较简单的场景，比如计数器、设置一个指针的值等。

2. 竞争比较频繁的，比较适合 mutex；否则适合 atomic。但目前也只能通过 benchmark 来得出结论，很难有其它指标能明确地说哪个更适合。

3. 如果是多进程间同步，atomic 就不能使用了，可以使用 mutex。

参考资料：

https://stackoverflow.com/questions/15056237/which-is-more-efficient-basic-mutex-lock-or-atomic-integer

https://coffeebeforearch.github.io/2020/08/04/atomic-vs-mutex.html