操作系统之自旋锁

由于自旋锁不会睡眠，自旋锁一直占用cpu，在未获得锁的情况下，一直运行，所以占用着cpu，如果不能在很短的时间内获得锁，这无疑会使CPU效率降低。因此，自旋锁通常用于驱动程序开发中，适合对短暂处理的资源进行加锁。

注意：在单处理器环境下，我们是不需要自旋锁，尽管调用了自旋锁的函数，里面也不是自旋锁的实现。

Linux系统中提供了如下几个函数来操作自旋锁：

函数	作用
pthread_spin_init	初始化一个自旋锁
pthread_spin_destroy	注销一个自旋锁
pthread_spin_lock	加锁操作，如果不成功，则阻塞等待
pthread_spin_trylock	测试加锁，如果不成功则立刻返回
pthread_spin_unlock	解锁操作

需要的头文件：
#include

函数格式：
int pthread_spin_init(pthread_spinlock_t *lock, int pshared);
** 参数说明：
lock：自旋锁变量；
pshared：自旋锁属性

常见属性见下表；

属性值	意义
PTHREAD_PROCESS_SHARED	该自旋锁可以在多个进程中的线程之间共享
PTHREAD_PROCESS_PRIVATE	仅初始化本自旋锁的线程所在的进程内的线程才能够使用该自旋锁

函数返回值说明： 调用成功，返回值总为0，否则返回一个非零的错误码。

对自旋锁初始化后，就可以给自旋锁进行加锁操作。Linux提供了两个库函数来对加锁，分别是：pthread_spin_lock和pthread_spin_trylock，这些函数的具体的说明如下：

需要的头文件：
#include 

函数格式：
int pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock);
int pthread_spin_trylock(pthread_spinlock_t *lock);
参数说明：
lock：要被执行加锁操作的锁变量

函数返回值说明：
调用成功，返回值为0，否则，返回一个非零的错误码。

pthread_spin_lock和pthread_spin_trylock区别：
用pthread_spin_lock加锁时，如果lock已经被锁住，当前尝试加锁的线程就会被阻塞，直到自旋锁被其他线程释放。而pthread_spin_trylock函数则不同，如果lock已经被锁住，它将立即返回，返回的错误码为EBUSY，而不是阻塞等待。

需要的头文件如下：
#include 

函数格式如下：
int pthread_spin_unlock(pthread_spinlock_t *lock);
参数说明：
lock：要被执行解锁操作的锁变量

函数返回值说明：
调用成功，返回值为0，否则返回一个非零的错误码。

需要的头文件如下：
#include 

函数格式如下：
int pthread_spin_destroy(pthread_spinlock_t *lock);
参数说明：
lock：要被执行注销操作的锁变量

函数返回值说明：
调用成功，返回值为0，否则返回一个非零的错误码。

案例:
编写一个程序，使用自旋锁对一个全局变量进行加锁。详细代码如下所示：

#include 
#include 
int globalNumber = 1;
//初始化一个普通自旋锁number_lock
pthread_spinlock_t number_lock;
void *addNumer(void *arg)
{
    pthread_spin_lock(&number_lock);
    globalNumber++;
    pthread_spin_unlock(&number_lock);
    return NULL;
}
int main()
{
    pthread_spin_init(&number_lock, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);
    pthread_t thread1, thread2;
    pthread_create(&thread1, NULL, addNumer, NULL);	//创建进程
    pthread_create(&thread2, NULL, addNumer, NULL);
    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);
    printf("globalNumber = %d\n", globalNumber);
    pthread_spin_destroy(&number_lock);
    return 0;
}

将以上代码保存为lockThread.c文件，编译执行。可以看到globalNumber变量变为了3，尽管我们不对globalNumber变量进行加锁，结果可能也是3，但是有可能出现结果为2的情况。