自旋鎖的提出背景

由于在多處理器環(huán)境中某些資源的有限性，有時需要互斥訪問(mutual exclusion)，這時候就需要引入鎖的概念，只有獲取了鎖的線程才能夠對資源進行訪問，由于多線程的核心是CPU的時間分片，所以同一時刻只能有一個線程獲取到鎖。那么就面臨一個問題，那么沒有獲取到鎖的線程應該怎么辦？

通常有兩種處理方式：一種是沒有獲取到鎖的線程就一直循環(huán)等待判斷該資源是否已經釋放鎖，這種鎖叫做自旋鎖，它不用將線程阻塞起來(NON-BLOCKING)；還有一種處理方式就是把自己阻塞起來，等待重新調度請求，這種叫做互斥鎖。

概念

自旋鎖（Spinlock）是一種特殊的鎖，用于解決多線程同步問題。與常規(guī)鎖（如synchronized關鍵字或ReentrantLock）不同，自旋鎖在嘗試獲取鎖時，如果鎖已經被其他線程持有，那么當前線程不會立即進入阻塞狀態(tài)，而是會進行一段忙等待（busy-waiting），即在一個循環(huán)中不斷檢查鎖是否已經被釋放。

自旋鎖的名字來源于它的行為：線程會“自旋”等待，而不是阻塞等待。這種策略在某些場景下可能會更有效，特別是當鎖被持有的時間很短，或者線程切換的代價較高時。因為在這種情況下，線程等待鎖釋放的時間可能比線程阻塞和喚醒的時間還要短，所以自旋鎖可以提高性能。

自旋鎖的工作原理

嘗試獲取鎖：線程嘗試獲取鎖。

檢查鎖狀態(tài)：如果鎖被其他線程持有，線程會進入一個循環(huán)，不斷檢查鎖的狀態(tài)。

自旋：在循環(huán)中，線程會執(zhí)行一些輕量級的操作（如空循環(huán)），而不是進入阻塞狀態(tài)。

重新嘗試：一段時間后，線程會再次嘗試獲取鎖。

獲取鎖或放棄：如果鎖在自旋期間變得可用，線程會獲取鎖并執(zhí)行相應的任務。如果自旋超過了預定的最大次數或時間，線程可能會放棄獲取鎖并執(zhí)行其他操作。

然而，如果鎖被持有的時間較長，那么自旋鎖可能會浪費CPU資源，因為線程會不斷地檢查鎖的狀態(tài)。在這種情況下，常規(guī)鎖可能更為合適，因為它們允許線程在等待鎖時進入阻塞狀態(tài)，從而釋放CPU資源。

簡單實現示例：

public class SpinLock {  
    private volatile boolean locked = false;  
  
    public void lock() {  
        while (!locked) {  
            locked = true;  
        }  
    }  
  
    public void unlock() {  
        locked = false;  
    }  
}

這個示例中的SpinLock類有一個locked變量來表示鎖是否被持有。lock()方法會嘗試獲取鎖，如果鎖沒有被持有（locked為false），那么線程就獲取鎖并將locked設置為true。如果鎖已經被持有，那么線程會在一個循環(huán)中不斷嘗試獲取鎖。unlock()方法用于釋放鎖，將locked設置為false。

自旋鎖的優(yōu)點和缺點

優(yōu)點：

減少上下文切換：由于線程在等待鎖時不會進入阻塞狀態(tài)，因此減少了線程上下文切換的開銷。

適用于短時間等待：對于鎖被持有時間較短的場景，自旋鎖的效率較高。

缺點：

CPU資源浪費：如果鎖被長時間持有，自旋的線程會浪費CPU資源。

自旋策略的選擇：需要選擇合適的自旋策略，避免過度自旋導致的性能問題。

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