什麼是自旋鎖

多線程中，對共享資源進行通路，為了防止并發引起的相關問題，通常都是引入鎖的機制來處理并發問題。

擷取到資源的線程A對這個資源加鎖，其他線程比如B要通路這個資源首先要獲得鎖，而此時A持有這個資源的鎖，隻有等待線程A邏輯執行完，釋放鎖，這個時候B才能擷取到資源的鎖進而擷取到該資源。

這個過程中，A一直持有着資源的鎖，那麼沒有擷取到鎖的其他線程比如B怎麼辦？通常就會有兩種方式：

1. 一種是沒有獲得鎖的程序就直接進入阻塞（BLOCKING），這種就是互斥鎖

2. 另外一種就是沒有獲得鎖的程序，不進入阻塞，而是一直循環着，看是否能夠等到A釋放了資源的鎖。

上述的兩種方式，學術上，就有幾種不同的定義方式，大學的時候 學習的是C++， 《C++ 11》中就有這樣的描述：

自旋鎖（spin lock）是一種非阻塞鎖，也就是說，如果某線程需要擷取鎖，但該鎖已經被其他線程占用時，該線程不會被挂起，而是在不斷的消耗CPU的時間，不停的試圖擷取鎖。

互斥量（mutex）是阻塞鎖，當某線程無法擷取鎖時，該線程會被直接挂起，該線程不再消耗CPU時間，當其他線程釋放鎖後，作業系統會激活那個被挂起的線程，讓其投入運作。

而《linux核心設計與實作》經常提到兩種态，一種是核心态，一種是使用者态，對于自旋鎖來說，自旋鎖使線程處于使用者态，而互斥鎖需要重新配置設定，進入到核心态。這裡大家對核心态和使用者态有個初步的認知就行了，使用者态比較輕，核心态比較重。使用者态和核心态這個也是linux中必備的知識基礎，借鑒這個，可以進行很多程式設計語言API上的優化，就比如說javaio的部分，操作io的時候，先是要從使用者态，進入核心态，再用核心态去操作輸入輸出裝置的抽象，這裡減少使用者态到核心态的轉換就是新io的一部分優化，後面再聊。

wiki中的定義如下：

自旋鎖是計算機科學用于多線程同步的一種鎖，線程反複檢查鎖變量是否可用。由于線程在這一過程中保持執行，是以是一種忙等待。

自旋鎖避免了程序上下文的排程開銷，是以對于線程隻會阻塞很短時間的場合是有效的。是以作業系統的實作在很多地方往往用自旋鎖。Windows作業系統提供的輕型讀寫鎖（SRW Lock）内部就用了自旋鎖。顯然，單核CPU不适于使用自旋鎖，這裡的單核CPU指的是單核單線程的CPU，因為，在同一時間隻有一個線程是處在運作狀态，假設運作線程A發現無法擷取鎖，隻能等待解鎖，但因為A自身不挂起，是以那個持有鎖的線程B沒有辦法進入運作狀态，隻能等到作業系統分給A的時間片用完，才能有機會被排程。這種情況下使用自旋鎖的代價很高。（紅字部分是我給wiki編輯的詞條，單核CPU不适合自旋鎖，這個也隻是針對單核單線程的情況，現在的技術基本單核都是支援多線程的）

為什麼要使用自旋鎖

互斥鎖有一個缺點，他的執行流程是這樣的 托管代碼  - 使用者态代碼 - 核心态代碼、上下文切換開銷與損耗，假如擷取到資源鎖的線程A立馬處理完邏輯釋放掉資源鎖，如果是采取互斥的方式，那麼線程B從沒有擷取鎖到擷取鎖這個過程中，就要使用者态和核心态排程、上下文切換的開銷和損耗。是以就有了自旋鎖的模式，讓線程B就在使用者态循環等着，減少消耗。

自旋鎖比較适用于鎖使用者保持鎖時間比較短的情況，這種情況下自旋鎖的效率要遠高于互斥鎖。