JAVA锁---------------------自旋锁

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本文介绍了自旋锁的基本概念及其实现方式，通过Java代码示例详细解析了自旋锁的工作流程，包括如何使用CAS原子操作来实现线程间的同步。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

参考：http://ifeve.com/java_lock_see1/

最近在看并发方面的知识，然后就看到锁这一块了，发现锁这一块的概念太多了，今天就简单的谈谈自旋锁。

一.自旋锁

概念：自旋锁就是当线程获取不到资源时，不是进入阻塞状态，而是让当前的线程不停的在执行空循环，直到循环条件被其他线程改变，进入临界区

实现

package com.eden.coreLearn.thread.lock;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

import org.junit.Test;

/**
 * 自旋锁:就是拿不到锁的对象一直处于循环中，直到或得锁，退出循环<br>
 * 当前cocurrent包下面的原子操作类都用到了自旋锁，适用于占用锁时间很短的情况<br>
 * 自旋锁将当前线程不停的执行循环体，不进行线程状态的改变，所以响应速度快。但是<br>
 * 当线程数不停增加时，性能下降明显，因为每个线程都要执行，占用CPU时间。如果线程竞争不激烈<br>
 * 并且保持锁的时间段。适合使用自旋锁<br>
 * 自旋锁是非公平锁
 * 
 * @author eden.ding1991@gmail.com 2016年7月13日 下午9:09:37
 */
public class SpinLock {
    private AtomicReference<Thread> sign = new AtomicReference<Thread>();

    public void lock() {
        Thread current = Thread.currentThread();
        //期望当前线程是null
        while (!sign.compareAndSet(null, current)) {
            //            System.out.println("####" + current.getName());
        }
    }

    public void unlock() {
        Thread current = Thread.currentThread();
        sign.compareAndSet(current, null);
    }

    @Test
    public void testSpinLock() throws InterruptedException {
        SpinLock lock = new SpinLock();

        Student student = new Student(lock);

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(new SpinThread(student), i + "").start();
        }
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    }

    public class SpinThread implements Runnable {


        private Student student;

        public SpinThread(Student student) {
            this.student = student;
        }

        @Override
        public void run() {
            student.addAge();//加自旋锁
            //            student.addAge2();
        }

        public void setStudent(Student student) {
            this.student = student;
        }

    }

    public class Student {
        private volatile int age = 0;

        private String   name;

        private SpinLock lock;

        public Student(SpinLock lock) {
            this.lock = lock;
        }

        public void addAge2() {
            this.age++;
            System.out.println(String.format("age=%s", age));
        }

        public void addAge() {
            lock.lock();
            //            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            this.age = this.age + 1;
            System.out.println(String.format("age=%s", age));
            lock.unlock();
        }

        public int getAge() {
            return age;
        }

        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }

    }

}

如上，使用CAS原子操作，lock函数将owner设置为当前线程，并且预测原来的值为空，unlock函数将owner设置为空并且预测原来的值为当前线程
综上，可以看出，第一个线程持有锁时，预测原来的线程为null，即刚开始是没有线程持有锁的，预测正确，则将owner设置为当前线程，so 当前线程正常获得锁，第二个线程调用lock，预测当前线程为null，显然此时预测不对，while (!sign.compareAndSet(null, current)) (!sign.compareAndSet(null, current)) ，所以上述代码就会一直空跑循环，导致第二个线程无法往下执行（即无法进入临界区）；直到第一个线程调用unlock，会将当前锁的owner改为null，此时第二个线程就会获得锁，进入临界区执行自己的代码
优点：由于自旋锁不改变线程的状态，所以线程的运行会比较快
缺点：也很明显，当线程数比较多时，会有较多的线程占用CPU空跑，影响其他线程获取CPU资源，导致系统性能下降
使用场景：锁竞争不激烈且占用锁的时间较短的场景，如jdk中的Atomic类
从上面代码实现可以看出，最先申请锁的线程不一定会最先获得锁，而是存在竞争的过程，具有随机性，所以上述自旋锁并不是公平锁（自选锁也有公平锁的实现，见下一节）