多线程中的锁系统(四)-谈谈自旋锁
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基础
内核锁：基于内核对象构造的锁机制，就是通常说的内核构造模式。用户模式构造和内核模式构造
优点：cpu利用最大化。它发现资源被锁住，请求就排队等候。线程切换到别处干活，直到接受到可用信号，线程再切回来继续处理请求。
缺点：托管代码->用户模式代码->内核代码损耗、线程上下文切换损耗。
在锁的时间比较短时，系统频繁忙于休眠、切换，是个很大的性能损耗。
自旋锁：原子操作+自循环。通常说的用户构造模式。 线程不休眠，一直循环尝试对资源访问，直到可用。
优点：完美解决内核锁的缺点。
缺点：长时间一直循环会导致cpu的白白浪费，高并发竞争下、CPU的消耗特别严重。
混合锁：内核锁+自旋锁。 混合锁是先自旋锁一段时间或自旋多少次，再转成内核锁。
优点：内核锁和自旋锁的折中方案，利用前二者优点，避免出现极端情况（自旋时间过长，内核锁时间过短）。
缺点： 自旋多少时间、自旋多少次，这些策略很难把控。
在操作系统及net框架层，这块算法策略做的已经非常优了，有些API函数也提供了时间及次数可配置项，让使用者根据需求自行判断。
自旋锁示例
来看下我们自己简单实现的自旋锁：
int signal = 0;
var li = new List<int>();
Parallel.For(0, 1000 * 10000, r =>
{
while (Interlocked.Exchange(ref signal, 1) != 0)//加自旋锁
{
//黑魔法
}
li.Add(r);
Interlocked.Exchange(ref signal, 0); //释放锁
});
Console.WriteLine(li.Count);
//输出：10000000
上面就是自旋锁：Interlocked.Exchange+while
1：定义signal 0可用，1不可用。
2：Parallel模拟并发竞争，原子更改signal状态。 后续线程自旋访问signal，是否可用。
3：A线程使用完后，更改signal为0。 剩余线程竞争访问资源，B线程胜利后，更改signal为1，失败线程继续自旋，直到可用。
SpinLock
SpinLock是net4.0后Net提供的自旋锁类库，内部做了优化。
简单看下实例：
var li = new List<int>();
var sl = new SpinLock();
Parallel.For(0, 1000 * 10000, r =>
{
bool gotLock = false; //释放成功
sl.Enter(ref gotLock); //进入锁
li.Add(r);
if (gotLock) sl.Exit(); //释放
});
Console.WriteLine(li.Count);
//输出：10000000
继续SpinLock
new SpinLock(false) 这个构造函数主要用来检查死锁用，true是开启。
在开启状态下，一旦发生死锁会直接抛异常的。
SpinLock实现的部分源码：
View Code从代码中发现SpinLock并不是简单的实现那样一直自旋，其内部做了很多优化。
1：内部使用了Interlocked.CompareExchange保持原子操作， m_owner 0可用，1不可用。
2：第一次获得锁失败后，继续调用ContinueTryEnter，ContinueTryEnter有三种获得锁的情况。
3：ContinueTryEnter函数第一种获得锁的方式，使用了while+SpinWait。
4：第一种方式达到最大等待者数量后，命中走第二种。 继续自旋 turn * 100次。100这个值是处理器核数(4, 8 ,16)下最好的。
5：第二种如果还不能获得锁，走第三种。这种就带有混合构造的意思了，如下：
if (yieldsoFar % 40 == 0)
Thread.Sleep(1);
else if (yieldsoFar % 10 == 0)
Thread.Sleep(0);
else
Thread.Yield();
Thread.Sleep(1) ： 终止当前线程，放弃剩下时间片 休眠1毫秒， 退出跟其他线程抢占cpu。当然这个一般会更多，系统无法保证这么细的时间粒度。
Thread.Sleep(0)： 终止当前线程，放弃剩下时间片。 但立马还会跟其他线程抢cpu，能不能抢到跟线程优先级有关。
Thread.Yeild()： 结束当前线程，让出CPU给其他准备好的线程。其他线程ok后或没有还没有准备好，继续执行当前，Thread.Yeild()会返回个bool值，表示CPU是否让出成功。
从源码中可以学到不少编程技巧，比如可以借鉴自旋+Thread.Yeild() 或 while+Thread.Yeild()等组合使用方式。
总结
本章介绍了自旋锁的基础及楼主的经验。 关于SpinLock类源码这块，只简单理解了下并没有深究。
测试了下SpinLock和自己实现的自旋锁性能对比（并行添加1000w List<int>()），SpinLock是单纯的自旋锁性能2倍以上。
另外测试了lock的性能，是系统SpinLock性能的3倍以上，可见lock内部自旋的效率更高，CLR暂没开源，看不到CLR具体实现的代码。
参考http://www.projky.com/dotnet/4.0/System/Threading/SpinLock.cs.html
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