自旋鎖（spinlock）

想像一間沒有預約系統的單人廁所。當你發現門鎖著，你不會離開——你就站在那裡不停地搖把手，一次又一次，直到它打開，然後你衝進去、把門反鎖。你浪費時間拉把手，但它一空出來你就是第一個進去。自旋鎖（spinlock）就是這種鎖：想要鎖的執行緒在一個緊湊的迴圈裡不停測試它——自旋——燒掉 CPU 週期直到鎖空出來，而不是去睡覺。

在底層，自旋鎖是一個共享旗標（0 = 空閒，1 = 被持有）加上一個原子讀-改-寫。要取得鎖，執行緒迴圈地試圖原子地把旗標從 0 翻成 1——用測試並設定（test-and-set），或比較並交換，或 LL/SC。當別的執行緒持有它時，每次嘗試都失敗，執行緒就原地重試。當持有者把旗標設回 0 來釋放時，某個自旋執行緒的原子翻轉終於成功，它就進入臨界區。一個好的自旋鎖會先在一個普通的讀取上自旋（一個不產生一致性流量的唯讀迴圈），只在鎖看起來空閒時才發出那個昂貴的原子操作——這就是「測試-再測試並設定」技巧——以免猛敲那條快取列。

當預期的等待非常短、而且你有一個多餘的核心可以自旋時，自旋鎖是對的工具——鎖只被持有幾條指令，所以自旋一下子，比把執行緒弄睡再喚醒的開銷便宜。對於漫長或競爭激烈的等待，它就是錯的工具：一個自旋的執行緒做零有用功，卻燒著電，更糟的是產生一致性流量，可能拖慢它正在等的那個持有者。自旋也有優先權反轉的風險，並在單核心上是災難（你把整個時間片自旋耗光，去等一個根本無法執行的持有者）。對於較長的等待，一個會讓執行緒睡著的阻塞互斥鎖（mutex）更好。