互斥锁递归锁读写锁和自旋锁区别

Posted 2022-06-15 evenleee

互斥锁

共享资源的使用是互斥的，即一个线程获得资源的使用权后就会将改资源加锁，使用完后会将其解锁，所以在使用过程中有其它线程想要获取该资源的锁，那么它就会被阻塞陷入睡眠状态，直到该资源被解锁才会别唤醒，如果被阻塞的资源不止一个，那么它们都会被唤醒，但是获得资源使用权的是第一个被唤醒的线程，其它线程又陷入沉睡。

递归锁

同一个线程可以多次获得该资源锁，别的线程必须等待该线程释放所有次数的锁才能获得。

读写锁

读写锁拥有读状态加锁、写状态加锁、不加锁三种状态。只有一个线程可以占有写状态的锁，但可以多个线程同时占有读状态锁，这也是它可以实现高并发的原因。当其处于写状态锁下，任何想要尝试获得锁的线程都会被阻塞，直到写状态锁被释放；如果是处于读状态锁下，允许其它线程获得它的读状态锁，但是不允许获得它的写状态锁，当读写锁感知到有线程想要获得写状态锁时，便会阻塞其后所有想要获得读状态锁的线程。所以读写锁非常适合资源的读操作远多于写操作的情况。

自旋锁

自旋锁是一种特殊的互斥锁，当资源被加锁后，其它线程想要再次加锁，此时该线程不会被阻塞睡眠而是陷入循环等待状态（不能再做其它事情），循环检查资源持有者是否已经释放了资源，这样做的好处是减少了线程从睡眠到唤醒的资源消耗，但会一直占用CPU资源。适用于资源的锁被持有的时间短，而不希望在线程的唤醒上花费太多资源的情况。

自旋锁的目的

自旋锁的实现是为了保护一段短小的临界区操作代码，保证这个临界区的操作是原子的，从而避免并发的竞争冒险。在Linux内核中，自旋锁通常用于包含内核数据结构的操作，你可以看到许多内核数据结构中都嵌入有spinlock，这些大部分就是用于保护它自身被操作的原子性，在操作这样的结构体时都经历这样的过程：上锁-操作-解锁。

如果内核控制路径发现自旋锁“开着”（可以获取），就获取并继续自己的执行。相反，如果内核控制路径发现锁由运行在另一个CPU上的内核控制路径“锁着”，就在原地“旋转”，反复执行一条紧凑的循环检测指令，直到锁被被释放。自旋锁是循环检测“忙等”，即等待时内核无事可做，进程在CPU上保持运行，所以它的临界区必须小，且操作过程必须短。不过，自旋锁通常非常方便，因为很多内核资源只锁1毫秒的时间片段，所以等待自旋锁的释放不会消耗太多CPU的时间。