Go如何实现自旋锁

lisus20072024-11-03 8:45

自旋锁简介

在并发编程中，互斥锁（Mutex）是一种常用的同步机制，用于保护临界资源，防止数据竞争。而在某些特定场景下，尤其是当锁的持有时间很短且线程数量有限的情况下，一种更为轻量级的锁------自旋锁（Spin Lock）可以提供更高的性能。

什么是自旋锁

自旋锁是一种忙等待锁，当一个线程尝试获取一个已经被其它线程持有的锁时，这个线程会持续循环检查锁的状态（即"自旋"），直到锁被释放后获得所有权。这种等待方式避免了线程上下文切换带来的开销，因此比较适用于锁竞争不激烈且锁定时间非常短的场景。

自旋锁原理

当一个线程尝试获取自旋锁时，如果发现锁已被占用，则该线程会进入一个循环，不断检查锁是否已被释放。一旦锁的持有者完成操作并释放锁后，正在自旋的线程即可立即获得锁并继续执行。

自旋锁的优缺点

避免了线程切换和调度的开销，持锁时间短性能好

持锁时间长或锁竞争频繁会导致CPU

如何选择合适的锁

如果不确定锁的持有时间，则选择互斥锁或者读写锁

如果确定锁的持有时间很短，则可以考虑使用自旋锁

如果读操作比较比多，则优先考虑读写锁

自旋锁实例

go 复制代码

package main

import (
	"log"
	"sync"
	"sync/atomic"
)

func init() {
	log.SetFlags(log.LstdFlags)
}

type SpinLock struct {
	state int32
}

func (s *SpinLock) Lock() {
	for !atomic.CompareAndSwapInt32(&s.state, 0, 1) {
		//自旋，不执行任何操作
	}
}
func (s *SpinLock) unLock() {
	atomic.StoreInt32(&s.state, 0)
}
func main() {
	var cnt int
	spinLock := SpinLock{}
	wg := sync.WaitGroup{}

	for i := 0; i < 1000; i++ {
		wg.Add(1)
		go func() {
			spinLock.Lock()
			cnt++
			spinLock.unLock()
			wg.Done()
		}()
	}
	for i := 0; i < 1000; i++ {
		wg.Add(1)
		go func() {
			spinLock.Lock()
			cnt++
			spinLock.unLock()
			wg.Done()
		}()
	}
	wg.Wait()
	log.Println("cnt:", cnt)
}