自旋鎖 互斥鎖
本文從以下3個方面來介紹。
1. 為什麼會有自旋鎖、互斥鎖？
2. 什麼是自旋鎖、互斥鎖？
3. 分别有什麼作用？
1. 為什麼會有自旋鎖、互斥鎖？
講這些鎖之前，先談以下并發、臨界區、同步的概念。
1.1 并發 臨界區 同步
臨界區：是作業系統的概念，每個程序中通路共享資源的代碼段稱為臨界區；
并發：分為單處理器和多處理器上的并發。
如果在單處理器主機上發生并發，在這種主機中多個線程共享同一個 CPU 并且搶占（preemption）建立競态條件。搶占 通過臨時中斷一個線程以執行另一個線程的方式來實作 CPU 共享。競态條件發生在兩個或更多線程操縱一個共享資料項時，其結果取決于執行的時間；
如果在在多處理器計算機中并發，其中每個處理器中共享相同資料的線程同時執行。注意在 MP 情況下存在真正的并行（parallelism），因為線程是同時執行的。而在 UP 情形中，并行是通過搶占建立的。
下面通過一個例子來說明并發：
如果不是并發：
對資源i的通路：ProcessA和B通路後得到正确的結果應該是9：
程序是并發執行，有可能得到的結果是：8
于是，為了阻止這種情況發生，保證對資源通路的原子操作，引入了鎖機制。
這裡又引入了一個新名詞，什麼是原子操作。一作業系統老師說過，最煩解釋一個名詞時又使用另外一個名詞。
原子操作：不可被中斷的一個或一系列操作。
同步：同步的概念一般和互斥的概念一起講。程序同步也是程序之間直接的制約關系，是為完成某種任務而建立的兩個或多個線程，這個線程需要在某些位置上協調他們的工作次序而等待、傳遞資訊所産生的制約關系。程序間的直接制約關系來源于他們之間的合作。
1.2 鎖
通過加鎖來保證程序間的同步，因為加鎖後，程序對共享資源的通路操作都是原子操作，不會出錯（另外一種常用的同步機制是barrier，之前在塊裝置層見過barrier）。
鎖的種類有很多，如互斥鎖，自旋鎖，讀寫鎖，現在用的比較多的是互斥鎖和自旋鎖，是以下面介紹一下互斥鎖和自旋鎖。
2. 互斥鎖和自旋鎖
2.1 兩種鎖的基本概念
互斥鎖(mutexlock)：最常使用于線程同步的鎖；标記用來保證在任一時刻，隻能有一個線程通路該對象，同一線程多次加鎖操作會造成死鎖；
自旋鎖(spinlock)：同樣用來标記隻能有一個線程通路該對象，在同一線程多次加鎖操作會造成死鎖；
2.2 兩種鎖的對比
兩種鎖的加鎖原理
互斥鎖：線程會從sleep（加鎖）——>running（解鎖），過程中有上下文的切換，cpu的搶占，信号的發送等開銷。
自旋鎖：線程一直是running(加鎖——>解鎖)，死循環檢測鎖的标志位，機制不複雜。
兩種鎖的差別
互斥鎖的起始原始開銷要高于自旋鎖，但是基本是一勞永逸，臨界區持鎖時間的大小并不會對互斥鎖的開銷造成影響，而自旋鎖是死循環檢測，加鎖全程消耗cpu，起始開銷雖然低于互斥鎖，但是随着持鎖時間，加鎖的開銷是線性增長。
兩種鎖的應用
互斥鎖用于臨界區持鎖時間比較長的操作，比如下面這些情況都可以考慮：
1 臨界區有IO操作
2 臨界區代碼複雜或者循環量大
3 臨界區競争非常激烈
4 單核處理器
至于自旋鎖就主要用在臨界區持鎖時間非常短且CPU資源不緊張的情況下。
3. 有什麼用
就是起同步作用，保護共享資源。
補充一個死鎖的概念：
死鎖是指多個執行線程互相等待被對方占用的資源，但永遠不會釋放各自擁有的資源，導緻衆線程永遠無法得到執行。
死鎖發生的4個必要條件：
）互斥條件：指程序對所配置設定到的資源進行排它性使用，即在一段時間内某資源隻由一個程序占用。如果此時還有其它程序請求資源，則請求者隻能等待，直至占有資源的程序用畢釋放。
2）請求和保持條件：指程序已經保持至少一個資源，但又提出了新的資源請求，而該資源已被其它程序占有，此時請求程序阻塞，但又對自己已獲得的其它資源保持不放。
3）不剝奪條件：指程序已獲得的資源，在未使用完之前，不能被剝奪，隻能在使用完時由自己釋放。
4）環路等待條件：指在發生死鎖時，必然存在一個程序——資源的環形鍊，即程序集合{P0，P1，P2，···，Pn}中的P0正在等待一個P1占用的資源；P1正在等待P2占用的資源，……，Pn正在等待已被P0占用的資源。（百度百科）
參考：
[1] http://blog.chinaunix.net/uid-22002972-id-1805575.html
[2] http://www.cnblogs.com/bastard/archive/2012/09/19/2694243.html
[3] http://blog.csdn.net/kyokowl/article/details/6294341
[4] http://www.cnblogs.com/CareySon/archive/2012/04/14/Process-SynAndmutex.html
[5] http://www.cnblogs.com/hdflzh/p/3716156.html