自旋锁是什么

自旋锁（Spin Lock） 是一种轻量级的同步机制，线程在尝试获取锁失败时，不立即阻塞，而是通过忙等待（循环检查锁状态）直到锁可用。它适用于锁持有时间短、竞争不激烈的场景，能减少线程切换开销。

关键事实

1. 基本原理：
   • 线程通过循环（“自旋”）检查锁是否释放，而不是进入阻塞状态。
   • 通常用原子操作（如 CAS，Compare-And-Swap）实现。
2. 实现方式：
   • 原子变量：如 Java 的 AtomicBoolean，通过 CAS 更新锁状态。
   • 循环检查：线程不断尝试获取锁，直到成功。
3. 特点：
   • 忙等待：线程保持运行，占用 CPU。
   • 短时高效：锁释放快时，避免上下文切换（约 10-100 微秒）。
4. 典型场景：
   • 多核 CPU：一个核心自旋，其他核心处理任务。
   • 短暂临界区：如内存操作、简单计数器。

延伸与面试角度

• 与互斥锁对比：
  • 自旋锁：忙等待，适合短时间锁，CPU 占用高。
  • 互斥锁（Mutex）：阻塞等待，适合长时间锁，节省 CPU。
• 为什么高效？：
  • 避免线程切换（创建、挂起、唤醒的开销）。
  • 多核环境下，一个线程自旋不影响其他核心。
• 适用场景：
  • 高并发短操作：如 Redis 单线程模型外的 I/O 线程同步。
  • 操作系统内核：短暂资源访问。
• 优缺点：
  • 优点：低延迟，适合微秒级锁。
  • 缺点：长时自旋浪费 CPU，可能导致死循环。
• 优化：
  • 自适应自旋：如 Java ReentrantLock，动态调整自旋次数。
  • 限次自旋：超过阈值（如 10 次）后阻塞。