多線程中，對共享資源進行訪問，為了防止並發引起的相關問題，通常都是引入鎖的機制來處理並發問題。
獲取到資源的線程A對這個資源加鎖，其他線程比如B要訪問這個資源首先要獲得鎖，而此時A持有這個資源的鎖，只有等待線程A邏輯執行完，釋放鎖，這個時候B才能獲取到資源的鎖進而獲取到該資源。
這個過程中，A一直持有着資源的鎖，那么沒有獲取到鎖的其他線程比如B怎么辦？通常就會有兩種方式：
1. 一種是沒有獲得鎖的進程就直接進入阻塞（BLOCKING），這種就是互斥鎖
2. 另外一種就是沒有獲得鎖的進程，不進入阻塞，而是一直循環着，看是否能夠等到A釋放了資源的鎖。
上述的兩種方式，學術上，就有幾種不同的定義方式，大學的時候 學習的是C++， 《C++ 11》中就有這樣的描述：
自旋鎖（spin lock）是一種非阻塞鎖，也就是說，如果某線程需要獲取鎖，但該鎖已經被其他線程占用時，該線程不會被掛起，而是在不斷的消耗CPU的時間，不停的試圖獲取鎖。
互斥量（mutex）是阻塞鎖，當某線程無法獲取鎖時，該線程會被直接掛起，該線程不再消耗CPU時間，當其他線程釋放鎖后，操作系統會激活那個被掛起的線程，讓其投入運行。
而《linux內核設計與實現》經常提到兩種態，一種是內核態，一種是用戶態，對於自旋鎖來說，自旋鎖使線程處於用戶態，而互斥鎖需要重新分配，進入到內核態。這里大家對內核態和用戶態有個初步的認知就行了，用戶態比較輕，內核態比較重。用戶態和內核態這個也是linux中必備的知識基礎，借鑒這個，可以進行很多程序設計語言API上的優化，就比如說javaio的部分，操作io的時候，先是要從用戶態，進入內核態，再用內核態去操作輸入輸出設備的抽象，這里減少用戶態到內核態的轉換就是新io的一部分優化，后面再聊。
wiki中的定義如下：
自旋鎖是計算機科學用於多線程同步的一種鎖，線程反復檢查鎖變量是否可用。由於線程在這一過程中保持執行，因此是一種忙等待。
自旋鎖避免了進程上下文的調度開銷，因此對於線程只會阻塞很短時間的場合是有效的。因此操作系統的實現在很多地方往往用自旋鎖。Windows操作系統提供的輕型讀寫鎖（SRW Lock）內部就用了自旋鎖。顯然，單核CPU不適於使用自旋鎖，這里的單核CPU指的是單核單線程的CPU，因為，在同一時間只有一個線程是處在運行狀態，假設運行線程A發現無法獲取鎖，只能等待解鎖，但因為A自身不掛起，所以那個持有鎖的線程B沒有辦法進入運行狀態，只能等到操作系統分給A的時間片用完，才能有機會被調度。這種情況下使用自旋鎖的代價很高。（紅字部分是我給wiki編輯的詞條，單核CPU不適合自旋鎖，這個也只是針對單核單線程的情況，現在的技術基本單核都是支持多線程的）
為什么要使用自旋鎖
互斥鎖有一個缺點，他的執行流程是這樣的 托管代碼 - 用戶態代碼 - 內核態代碼、上下文切換開銷與損耗，假如獲取到資源鎖的線程A立馬處理完邏輯釋放掉資源鎖，如果是采取互斥的方式，那么線程B從沒有獲取鎖到獲取鎖這個過程中，就要用戶態和內核態調度、上下文切換的開銷和損耗。所以就有了自旋鎖的模式，讓線程B就在用戶態循環等着，減少消耗。
自旋鎖比較適用於鎖使用者保持鎖時間比較短的情況，這種情況下自旋鎖的效率要遠高於互斥鎖。
自旋鎖可能潛在的問題
過多占用CPU的資源，如果鎖持有者線程A一直長時間的持有鎖處理自己的邏輯，那么這個線程B就會一直循環等待過度占用cpu資源
遞歸使用可能會造成死鎖，不過這種場景一般寫不出來
CAS
就不寫術語定義了，簡單的理解就是這個CAS是由操作系統定義的，由若干指令組成的，這個操作具有原子性，這些指令如果執行，就會全部執行完，不會被中斷。CAS有3個操作數，內存值V，舊的預期值A，要修改的新值B。當且僅當預期值A和內存值V相同時，將內存值V修改為B，否則什么都不做。
CAS的問題
經典的CAS的ABA問題，上面提到了CAS操作的時候，要檢測值有沒有變化，如果一個值原來是A，后來變成了B， 后來又變成了A，CAS會認為沒有發生變化。
解決方案：
1. 加版本號 1A - 2B - 3A
2. 對java而言，jdk1.5提供了AtomicStampedReference來解決這個問題
只能保證一個共享變量的原子操作
CAS通常是對一個變量來進行原子操作的，所以如果對多個變量進行原子操作就會有問題了。
解決方案
1. 簡單粗暴，加鎖，反而加入了復雜性，最low的方式
2. 跟上面的加版本號的道理一樣，就是將多個變量拼成一個變量（可以拼成一個字符串）
3. 對java而言，jdk1.5 提供了AtomicStampedReference，這個reference 就是個對象引用，把多個變量放在這個對象里即可
JAVA CAS封裝
sun.misc.Unsafe是JDK里面的一個內部類，這個類當中有三個CAS的操作
JAVA自旋鎖應用
Jdk1.5以后，提供了java.util.concurrent.atomic包，這個包里面提供了一組原子類。基本上就是當前獲取鎖的線程，執行更新的方法，其他線程自旋等待，比如atomicInteger類中的getAndAdd方法內部實際上使用的就是Unsafe的方法。
/**
* Atomically adds the given value to the current value.
*
* @param delta the value to add
* @return the previous value
*/
public final int getAndAdd(int delta) {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);
}
當然java中的syncronized關鍵字，在1.5中有了很大的優化，加入了偏隙鎖也有人叫偏向鎖，主要的實現方式就是在對象頭markword中打上線程的信息，這樣資源上的鎖的獲取就偏向了這個線程，后面，會涉及一系列的鎖升級的問題，間隙鎖 - 輕量鎖 - 重量級鎖 ，鎖升級后面單獨抽出來寫一篇，這個輕量鎖實際上就是使用的也是自旋鎖的實現方式。
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作者：csucoderlee
來源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/u010372981/article/details/81463201
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