如何理解自旋锁？

作者| 慕课网精英讲师 咚咚呛

最近总有同学问我：

对自旋锁的介绍完全听不懂。我猜，这是一种线程的锁定，直到这个线程不用这个资源了，才会彻底解锁，让出线程。但是希望得到严谨的解答，谢谢。

这个问题要从自旋锁的实现去回答。自旋锁是用于多线程同步的一种锁，线程反复检查锁变量是否可用。由于线程在这一过程中保持执行，因此是一种忙等待，也即是名字中“自旋”本身的含义。

自旋锁在不同语言都有不同的实现，但核心逻辑都是一样的，你可以看做是一个死循环去判断锁变量是否可用，如果可用则跳出循环，否则继续死循环。

逻辑如下：

void spin_lock(lock)
{
    while (test_and_set(lock, true));// 锁可用则返回，否则继续循环
}

生产者每次加一前后都会加锁和解锁，那解锁后，锁变量可用，消费者线程就有机会进行减一操作了。那不就是和互斥锁一样了吗？

是的，就锁的使用上，自旋锁的使用方式和互斥锁的使用并无太大区别，但需要注意的是，自旋锁等待的过程是100%一个核的CPU的，也即是不会让出CPU，这一点和其他锁不同。这一点在课程中，有详细的演示。

既然这种锁会100%占用CPU，那为什么计算机需要有自旋锁这种锁，对计算机的性能有什么好处呢？

这是好问题，为什么计算机内部的实现需要自旋锁，这需要联系前面学习的知识。通过前面的学习我们知道，进程或者线程在运行的时候，是有上下文的，当不同线程进行切换的时候，为了让线程可以运行起来，需要很多的准备工作，这个准备工作，我们称为“上下文切换”。在CPU的一个核中，每秒钟可会进行万级~十万级别的上下文切换次数，每次上下文切换都需要一定的成本，因此频繁的上下文切换会对计算机性能造成较大的影响。锁的好处就是它只是忙等待，线程始终在运行，相比互斥锁的使用，避免了上下文切换。所以这也限定了互斥锁的使用范围，如果互斥锁等待的时间过长，那么由于它本身对CPU的占用，会导致别的线程无法使用CPU。因此，互斥锁适用于可预见等待时间很短的多线程同步场景，而对于等待时间不可预测或者等待时间很长的场景，仍然是互斥锁具备更高的效率。