前言
今天主要回答一下面试官常问的一些问题：比如什么是自旋锁？自旋的好处和后果是什么呢？详细见正文：
正文
什么是自旋
“自旋”可以理解为“自我旋转”，这里的“旋转”指“循环”，比如 while 循环或者 for 循环。“自旋”就是自己在这里不停地循环，直到目标达成。而不像普通的锁那样，如果获取不到锁就进入阻塞
自旋和非自旋的获取锁的流程
自旋锁，它并不会放弃 CPU 时间片，而是通过自旋等待锁的释放，也就是说，它会不停地再次地尝试获取锁，如果失败就再次尝试，直到成功为止
非自旋锁，非自旋锁和自旋锁是完全不一样的，如果它发现此时获取不到锁，它就把自己的线程切换状态，让线程休眠，然后 CPU 就可以在这段时间去做很多其他的事情，直到之前持有这把锁的线程释放了锁，于是 CPU 再把之前的线程恢复回来，让这个线程再去尝试获取这把锁。如果再次失败，就再次让线程休眠，如果成功，一样可以成功获取到同步资源的锁
非自旋锁和自旋锁最大的区别，就是如果它遇到拿不到锁的情况，它会把线程阻塞，直到被唤醒。而自旋锁会不停地尝试
自旋锁的好处
阻塞和唤醒线程都是需要高昂的开销的，如果同步代码块中的内容不复杂，那么可能转换线程带来的开销比实际业务代码执行的开销还要大
在很多场景下，可能我们的同步代码块的内容并不多，所以需要的执行时间也很短，如果我们仅仅为了这点时间就去切换线程状态，那么其实不如让线程不切换状态，而是让它自旋地尝试获取锁，等待其他线程释放锁，有时我只需要稍等一下，就可以避免上下文切换等开销，提高了效率
自旋锁的好处，那就是自旋锁用循环去不停地尝试获取锁，让线程始终处于 Runnable 状态，节省了线程状态切换带来的开销
AtomicLong 的实现
在 Java 1.5 版本及以上的并发包中，也就是 java.util.concurrent 的包中，里面的原子类基本都是自旋锁的实现
看一个 AtomicLong 的实现，里面有一个 getAndIncrement 方法，源码如下
public final long getAndIncrement() {
return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L);
}
可以看到它调用了一个 unsafe.getAndAddLong，所以我们再来看这个方法
public final long getAndAddLong (Object var1,long var2, long var4){
long var6;
do {
var6 = this.getLongVolatile(var1, var2);
} while (!this.compareAndSwapLong(var1, var2, var6, var6 + var4));
return var6;
}
在这个方法中，它用了一个 do while 循环。这里就很明显了
do {
var6 = this.getLongVolatile(var1, var2);
}
while (!this.compareAndSwapLong(var1, var2, var6, var6 + var4));
这里的 do-while 循环就是一个自旋操作，如果在修改过程中遇到了其他线程竞争导致没修改成功的情况，就会 while 循环里进行死循环，直到修改成功为止
实现一个可重入的自旋锁示例
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
/**
-
描述：实现一个可重入的自旋锁
*/
public class ReentrantSpinLock {private AtomicReference<Thread> owner = new AtomicReference<>();
//重入次数
private int count = 0;public void lock() {
Thread t = Thread.currentThread();
if (t == owner.get()) {
++count;
return;
}
//自旋获取锁
while (!owner.compareAndSet(null, t)) {
System.out.println("自旋了");
}
}public void unlock() {
Thread t = Thread.currentThread();
//只有持有锁的线程才能解锁
if (t == owner.get()) {
if (count > 0) {
--count;
} else {
//此处无需CAS操作，因为没有竞争，因为只有线程持有者才能解锁
owner.set(null);
}
}
}public static void main(String[] args) {
ReentrantSpinLock spinLock = new ReentrantSpinLock();
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始尝试获取自旋锁");
spinLock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到了自旋锁");
Thread.sleep(4000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
spinLock.unlock();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了了自旋锁");
}
}
};
Thread thread1 = new Thread(runnable);
Thread thread2 = new Thread(runnable);
thread1.start();
thread2.start();
}
}
</pre>
这段代码的运行结果是
...
自旋了
自旋了
自旋了
自旋了
自旋了
自旋了
自旋了
自旋了
Thread-0释放了了自旋锁
Thread-1获取到了自旋锁
</pre>
前面会打印出很多“自旋了”，说明自旋期间，CPU依然在不停运转
自旋的缺点
它最大的缺点就在于虽然避免了线程切换的开销，但是它在避免线程切换开销的同时也带来了新的开销，因为它需要不停得去尝试获取锁。如果这把锁一直不能被释放，那么这种尝试只是无用的尝试，会白白浪费处理器资源。也就是说，虽然一开始自旋锁的开销低于线程切换，但是随着时间的增加，这种开销也是水涨船高，后期甚至会超过线程切换的开销，得不偿失
适用场景
自旋锁适用于并发度不是特别高的场景，以及临界区比较短小的情况，这样我们可以利用避免线程切换来提高效率
可是如果临界区很大，线程一旦拿到锁，很久才会释放的话，那就不合适用自旋锁，因为自旋会一直占用 CPU 却无法拿到锁，白白消耗资源。
