java锁的种类以及辨析（一）：自旋锁

作者：山鸡

锁作为并发共享数据，保证一致性的工具，在JAVA平台有多种实现(如 synchronized 和 ReentrantLock等等 ) 。这些已经写好提供的锁为我们开发提供了便利，但是锁的具体性质以及类型却很少被提及。本系列文章将分析JAVA下常见的锁名称以及特性，为大家答疑解惑。

1、自旋锁

自旋锁是采用让当前线程不停地的在循环体内执行实现的，当循环的条件被其他线程改变时 才能进入临界区。如下

[code lang=”java”]
public class SpinLock {

private AtomicReference<Thread> sign =new AtomicReference<>();

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

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

使用了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null，并且预测值为当前线程。

当有第二个线程调用lock操作时由于owner值不为空，导致循环一直被执行，直至第一个线程调用unlock函数将owner设置为null，第二个线程才能进入临界区。

由于自旋锁只是将当前线程不停地执行循环体，不进行线程状态的改变，所以响应速度更快。但当线程数不停增加时，性能下降明显，因为每个线程都需要执行，占用CPU时间。如果线程竞争不激烈，并且保持锁的时间段。适合使用自旋锁。

注：该例子为非公平锁，获得锁的先后顺序，不会按照进入lock的先后顺序进行。

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  • 评论 (7)
    • lich0079
    • 2015/08/13 9:30上午

    为什么 unlock的时候不用while

    • lich0079
    • 2015/08/13 9:34上午

    是不是因为假如sign .compareAndSet(current, null);失败了， 就说明当前线程没有占有锁， 没必要去unlock， 所以也没必要去retry

      • michaelchan
      • 2015/08/19 8:11下午

      是这个意思，实际上我认为，unlock都不需要CAS，直接set就可以了

    • 王彤
    • 2015/12/16 9:57上午

    原文中有个小错字，略微影响阅读
    “并且保持锁的时间段” 应为”并且保持锁的时间短“

    • lwenkun
    • 2017/04/04 8:38下午

    public class SpinLock {

    private volatile int lock = 0;

    private static Unsafe theUnsafe;
    private static long lockOff;
    static {
    try {
    Field theUnsafeField = Unsafe.class.getDeclaredField(“theUnsafe”);
    theUnsafeField.setAccessible(true);
    theUnsafe = (Unsafe) theUnsafeField.get(null);
    Field lockField = SpinLock.class.getDeclaredField(“lock”);
    lockOff = theUnsafe.objectFieldOffset(lockField);
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
    }
    }

    public void lock() {
    while (! theUnsafe.compareAndSwapInt(this, lockOff, 0, 1)){
    }
    }

    public void unlock() {
    theUnsafe.compareAndSwapInt(this, lockOff, 1, 0);
    }
    }

    我也写了个自旋锁，

    • soulgoast
    • 2019/12/18 4:08下午

    代码有点问题。参数写反了，不过无伤大雅。

    • LeslisLee
    • 2020/09/03 9:57上午

    SynchronousQueue用的是自旋锁，挺有意思的， 每次都尝试把自己的Snode和Header进行交换，以达到抢占式执行。

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