?什么是自旋鎖？

C++自旋鎖是一種低層次的同步原語，用于保護共享資源的訪問。自旋鎖是一種輕量級的鎖，適用于短時間的資源鎖定。

自旋鎖的特點：當(dāng)一個線程嘗試獲取已經(jīng)被另一個線程占有的自旋鎖時，這個線程會進入一個循環(huán)（自旋），在這個循環(huán)中它不斷地檢查鎖是否已經(jīng)被釋放。如果鎖已經(jīng)被釋放，那么該線程就可以獲取到鎖并執(zhí)行。如果鎖仍然被占用，該線程就會一直處于自旋狀態(tài)，直到獲取到鎖。

自旋鎖的一個重要特點是它不會導(dǎo)致調(diào)用者睡眠，如果自旋鎖已經(jīng)被占用，調(diào)用者會一直處于忙等待狀態(tài)，直到能夠獲取到鎖。這就意味著自旋鎖應(yīng)當(dāng)只在持鎖時間短并且線程不會被阻塞的情況下使用，否則會浪費處理器時間，降低多處理器系統(tǒng)的并行性能。

在C++中，實現(xiàn)自旋鎖可以使用原子操作和條件變量。C++11沒有提供專門用于實現(xiàn)自旋鎖的接口，但可以通過使用原子操作和條件變量來實現(xiàn)自旋鎖。

使用C++11原子操作實現(xiàn)自旋鎖

C++11沒有提供專門用于實現(xiàn)自旋鎖的接口，但可以通過使用原子操作（atomic operations）和條件變量（condition variables）來實現(xiàn)自旋鎖。

示例代碼如下：

#include <mutex>  
#include <atomic>  
  
class spin_lock {  
private:  
    std::atomic_flag flag = { ATOMIC_FLAG_INIT };  
  
public:  
    spin_lock() {}  
  
    void lock() {  
        while (flag.test_and_set(std::memory_order_acquire)) {  
            // spin-wait loop  
        }  
    }  
  
    void unlock() {  
        flag.clear(std::memory_order_release);  
    }  
};

自旋鎖和互斥鎖區(qū)別

自旋鎖和互斥鎖都是用于保護共享資源的同步原語，但它們在處理方式和適用場景上存在一些區(qū)別。

處理方式：互斥鎖通過阻塞線程的執(zhí)行來實現(xiàn)對共享資源的保護，當(dāng)一個線程獲得互斥鎖時，其他嘗試獲取該鎖的線程會被阻塞，直到原持有者釋放鎖。而自旋鎖則采用忙等待的方式，當(dāng)一個線程嘗試獲取自旋鎖未成功時，它會持續(xù)進行嘗試，直到成功獲得鎖；

開銷：互斥鎖的開銷相對較大，因為它需要從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)來處理阻塞和喚醒操作。而自旋鎖發(fā)生在用戶態(tài)，開銷相對較小；

適用場景：互斥鎖適用于鎖持有時間較長或線程可能被阻塞的場景，例如進行IO操作或處理復(fù)雜計算等。在這種情況下，互斥鎖可以避免線程因長時間等待而被饑餓。自旋鎖適用于鎖持有時間非常短且CPU資源不緊張的情況，例如短時間的共享資源訪問或者CPU密集型操作。自旋鎖可以避免線程因無意義的切換和調(diào)度開銷而浪費資源；

鎖的粒度：互斥鎖的粒度較粗，適用于保護整個臨界區(qū)或整個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。自旋鎖的粒度較細，適用于保護臨界區(qū)中的一小部分代碼或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

總之，自旋鎖和互斥鎖都有各自的適用場景，需要根據(jù)具體情況選擇合適的同步原語。

總結(jié)

自旋鎖避免了操作系統(tǒng)進程調(diào)度和線程切換，適用在時間極短的情況，操作系統(tǒng)的內(nèi)核經(jīng)常使用自旋鎖。但如果長時間上鎖，自旋鎖會非常耗費性能。線程持有鎖時間越長，則持有鎖的線程被OS調(diào)度程序中斷的風(fēng)險越大。如果發(fā)生中斷情況，那么其它線程將保持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)(反復(fù)嘗試獲取鎖)，而持有鎖的線程并不打算釋放鎖，導(dǎo)致結(jié)果是無限期推遲，直到持有鎖的線程可以完成并釋放它為止。

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