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自旋鎖，自旋鎖和互斥鎖的區(qū)別 java中l(wèi)ock Syntronized區(qū)別

來源：整理時(shí)間：2024-12-16 06:58:37 編輯：智能門戶手機(jī)版

本文目錄一覽

1，自旋鎖和互斥鎖的區(qū)別 java中l(wèi)ock Syntronized區(qū)別
2，關(guān)于旋轉(zhuǎn)鎖spin lock的解釋
3，信號(hào)量和自旋鎖的區(qū)別如何選擇使用
4，spinlock自旋鎖是如何實(shí)現(xiàn)的
5，確定選用自旋鎖和信號(hào)量的原則有哪些
6，自旋鎖的自旋鎖原理

1，自旋鎖和互斥鎖的區(qū)別 java中l(wèi)ock Syntronized區(qū)別

自旋鎖(Spin lock) 自旋鎖與互斥鎖有點(diǎn)類似，只是自旋鎖不會(huì)引起調(diào)用者睡眠，如果自旋鎖已經(jīng)被別的執(zhí)行單元保持，調(diào)用者就一直循環(huán)在那里看是否該自旋鎖的保持者已經(jīng)釋放了鎖，"自旋"一詞就是因此而得名。其作用是為了解決某項(xiàng)資源的互斥使用。...

自旋鎖和互斥鎖的區(qū)別 java中l(wèi)ock Syntronized區(qū)別

2，關(guān)于旋轉(zhuǎn)鎖spin lock的解釋

spin lock一般翻譯為自旋鎖，簡單的理解是這樣的，它和信號(hào)量差不多。信號(hào)量：線程在無信號(hào)時(shí)會(huì)阻塞，阻塞時(shí)會(huì)釋放CPU，讓其它線程用。自旋鎖：自旋鎖在得不到鎖的狀態(tài)下也會(huì)阻塞，但阻塞時(shí)不釋放CPU，一直占用CPU，相當(dāng)于在死循環(huán)。如果想看比較專業(yè)的解釋，可以參考： http://baike.baidu.com/view/1250961.html?wtp=tt

關(guān)于旋轉(zhuǎn)鎖spin lock的解釋

3，信號(hào)量和自旋鎖的區(qū)別如何選擇使用

由于信號(hào)量不受睡眠的限制，所以通常來說更加簡單一些。當(dāng)需要在自旋鎖和信號(hào)量中作選擇時(shí)，選擇結(jié)果應(yīng)該取決于鎖被持有的時(shí)間長短。理想的情況是所有的鎖都應(yīng)該盡可能短的占有，但如果鎖的持有時(shí)間比較長，使用信號(hào)量是更好的選擇。信號(hào)量不會(huì)關(guān)閉內(nèi)核搶占，所以持有自旋鎖的代碼可以被搶占。所以信號(hào)量不會(huì)對(duì)影響調(diào)度反應(yīng)時(shí)間帶來負(fù)面影響。

信號(hào)量和自旋鎖的區(qū)別如何選擇使用

4，spinlock自旋鎖是如何實(shí)現(xiàn)的

在 x86 平臺(tái)上，spinlock 主要通過處理器的 lock 指令前綴實(shí)現(xiàn)當(dāng)某個(gè)線程的一條指令訪問某個(gè)內(nèi)存的時(shí)候，其他的線程的指令無法訪問該內(nèi)存的功能。因此在 spinlock 初始化階段，將鎖變量中的值某個(gè)值 k 賦為1。在加鎖的時(shí)候，使用 lock decl (%eax) 指令互斥地將該變量變成0，并且將結(jié)果是否問0 賦值給 EFLAGS寄存器的對(duì)應(yīng)位。只有加上鎖的線程才會(huì)結(jié)果才是0，其他線程的結(jié)果不是0。接著通過判斷該對(duì)應(yīng)位判斷是否加上鎖。如果沒有加上，則循環(huán)執(zhí)行 lock decl (%eax)，直到加上為止。其中 %eax 是這個(gè)變量的地址。這里用的是gcc 的AT&T語法的匯編。

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5，確定選用自旋鎖和信號(hào)量的原則有哪些

1當(dāng)鎖不能被獲取時(shí)，使用信號(hào)量的開銷是進(jìn)城上下文切換Tsw，使用自旋鎖是等待獲取自旋鎖時(shí)間Tcs，若Tcs比較小用自旋鎖，若Tsw大用信號(hào)量。2）信號(hào)量所保護(hù)的臨界區(qū)可包含可能引起阻塞的代碼，而自旋鎖絕對(duì)要避免用來保護(hù)這樣代碼的臨界區(qū)。因?yàn)樽枞馕吨M(jìn)行進(jìn)程切換，如果進(jìn)程被切換，另一個(gè)進(jìn)程企圖獲得本自旋鎖，死鎖就發(fā)生。3）信號(hào)量存在進(jìn)程上下文，因此，如果被保護(hù)的共享資源需要在中斷或軟中斷情況下使用，則在信號(hào)量和自旋鎖之前只能選擇自旋鎖，當(dāng)然如果一定要使用信號(hào)量，則只能通過down_trylock(),不能獲取就返回以避免阻塞。

由于信號(hào)量不受睡眠的限制，所以通常來說更加簡單一些。當(dāng)需要在自旋鎖和信號(hào)量中作選擇時(shí)，選擇結(jié)果應(yīng)該取決于鎖被持有的時(shí)間長短。理想的情況是所有的鎖都應(yīng)該盡可能短的占有，但如果鎖的持有時(shí)間比較長，使用信號(hào)量是更好的選擇。信號(hào)量不會(huì)關(guān)閉內(nèi)核搶占，所以持有自旋鎖的代碼法筏瘁禾誆鼓搭態(tài)但卡可以被搶占。所以信號(hào)量不會(huì)對(duì)影響調(diào)度反應(yīng)時(shí)間帶來負(fù)面影響。

6，自旋鎖的自旋鎖原理

跟互斥鎖一樣，一個(gè)執(zhí)行單元要想訪問被自旋鎖保護(hù)的共享資源，必須先得到鎖，在訪問完共享資源后，必須釋放鎖。如果在獲取自旋鎖時(shí)，沒有任何執(zhí)行單元保持該鎖，那么將立即得到鎖；如果在獲取自旋鎖時(shí)鎖已經(jīng)有保持者，那么獲取鎖操作將自旋在那里，直到該自旋鎖的保持者釋放了鎖。由此我們可以看出，自旋鎖是一種比較低級(jí)的保護(hù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或代碼片段的原始方式，這種鎖可能存在兩個(gè)問題：死鎖。試圖遞歸地獲得自旋鎖必然會(huì)引起死鎖：遞歸程序的持有實(shí)例在第二個(gè)實(shí)例循環(huán)，以試圖獲得相同自旋鎖時(shí)，不會(huì)釋放此自旋鎖。在遞歸程序中使用自旋鎖應(yīng)遵守下列策略：遞歸程序決不能在持有自旋鎖時(shí)調(diào)用它自己，也決不能在遞歸調(diào)用時(shí)試圖獲得相同的自旋鎖。此外如果一個(gè)進(jìn)程已經(jīng)將資源鎖定，那么，即使其它申請這個(gè)資源的進(jìn)程不停地瘋狂“自旋”,也無法獲得資源，從而進(jìn)入死循環(huán)。過多占用cpu資源。如果不加限制，由于申請者一直在循環(huán)等待，因此自旋鎖在鎖定的時(shí)候,如果不成功,不會(huì)睡眠,會(huì)持續(xù)的嘗試,單cpu的時(shí)候自旋鎖會(huì)讓其它process動(dòng)不了. 因此，一般自旋鎖實(shí)現(xiàn)會(huì)有一個(gè)參數(shù)限定最多持續(xù)嘗試次數(shù). 超出后, 自旋鎖放棄當(dāng)前time slice. 等下一次機(jī)會(huì)由此可見，自旋鎖比較適用于鎖使用者保持鎖時(shí)間比較短的情況。正是由于自旋鎖使用者一般保持鎖時(shí)間非常短，因此選擇自旋而不是睡眠是非常必要的，自旋鎖的效率遠(yuǎn)高于互斥鎖。信號(hào)量和讀寫信號(hào)量適合于保持時(shí)間較長的情況，它們會(huì)導(dǎo)致調(diào)用者睡眠，因此只能在進(jìn)程上下文使用，而自旋鎖適合于保持時(shí)間非常短的情況，它可以在任何上下文使用。如果被保護(hù)的共享資源只在進(jìn)程上下文訪問，使用信號(hào)量保護(hù)該共享資源非常合適，如果對(duì)共享資源的訪問時(shí)間非常短，自旋鎖也可以。但是如果被保護(hù)的共享資源需要在中斷上下文訪問（包括底半部即中斷處理句柄和頂半部即軟中斷），就必須使用自旋鎖。自旋鎖保持期間是搶占失效的，而信號(hào)量和讀寫信號(hào)量保持期間是可以被搶占的。自旋鎖只有在內(nèi)核可搶占或SMP（多處理器）的情況下才真正需要，在單CPU且不可搶占的內(nèi)核下，自旋鎖的所有操作都是空操作，上面簡要介紹了自旋鎖的基本原理，以下將給出具體的例子，進(jìn)一步闡釋自旋鎖在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。上面我們已經(jīng)講過自旋鎖只有在內(nèi)核可搶占或SMP（多處理器）的情況下才真正需要，下面我們就以SMP為例，來說明為什么要使用自旋鎖，以及自旋鎖實(shí)現(xiàn)的基本算法。

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