自旋VS CAS:揭秘锁思想中的关键差异

2024-01-09 23:10:11

自旋和 CAS：深入剖析锁机制中的两大核心概念

一、自旋：耐心的等待

自旋就如同一个执着的追随者，它会不断地检查锁的状态，等待锁被释放。一旦锁被释放，它便会迅速获取锁的控制权。自旋的优点在于简单易行，不需要额外的系统开销。但是，当锁竞争激烈时，自旋可能会导致 CPU 资源的浪费，因为等待锁释放的线程会不断地消耗 CPU 时间。因此，自旋只适用于锁竞争不激烈的场景。

二、CAS：优雅的竞争

CAS（Compare-And-Swap）则是一种更加优雅的锁竞争方式。它通过比较和交换两个值来实现原子的锁操作。CAS 的原理是：如果锁的当前值与预期值相等，则将锁的值更新为新的值，否则操作失败。这种方式就像两个舞者，优雅地交换舞伴，确保只有一个舞者能与锁翩翩起舞。CAS 的优点在于它是非阻塞的，不会导致 CPU 资源的浪费。然而，CAS 需要额外的硬件支持，并且在锁竞争激烈的场景下，它可能比自旋的性能更差。

三、比较与选择：自旋与 CAS 的权衡

在选择自旋还是 CAS 时，锁竞争的激烈程度是一个关键因素。如果锁竞争不激烈，则自旋是一个不错的选择。如果锁竞争激烈，则 CAS 可能是一个更好的选择。

四、代码示例：直观感受自旋与 CAS

为了帮助您更好地理解自旋和 CAS，我们提供了以下代码示例：

自旋锁

public class SpinLock {
    private volatile boolean locked = false;

    public void lock() {
        while (locked) {
            Thread.yield();
        }
        locked = true;
    }

    public void unlock() {
        locked = false;
    }
}

CAS 锁

public class CASLock {
    private AtomicInteger locked = new AtomicInteger(0);

    public void lock() {
        while (!locked.compareAndSet(0, 1)) {
            Thread.yield();
        }
    }

    public void unlock() {
        locked.set(0);
    }
}