自旋鎖與忙碌等待

假設會議室有人在用，而你只需要它十秒。你可以回座位、請人在它空出來時呼叫你（這得來回各走一趟），或者乾脆站在門口，一遍又一遍地試門把直到它打開。對於極短的等待，站著試比較快。自旋鎖就是「站在門口」這個策略：一把鎖，在無法取得時讓執行緒緊密地繞圈、一次次重新測試這把鎖，直到它空出來，而不是去睡覺。

那個緊密的重測迴圈就是忙碌等待（或稱自旋）：CPU 在燒週期卻什麼有用的事都沒做，只是一直查「空了沒？」。取得鎖是建在一個原子操作上的——通常是原子交換或比較並交換——好讓「測試並佔用」這把鎖的動作本身不會在兩個執行緒之間被打斷。普通的阻塞式互斥鎖則是請作業系統把等待的執行緒送去睡、稍後再喚醒，這在等待可能很久時才是對的選擇。自旋勝過阻塞，要在三件事都成立時：臨界區間極短、鎖很少被爭用，且「睡下去再喚醒」（一次上下文切換，要花掉數千個週期）會比為這短暫等待自旋還貴。

自旋鎖在作業系統核心內部到處都是，那裡上下文切換可能根本辦不到、或貴得離譜——例如在處理中斷時。在一般應用程式碼裡，它通常是錯誤的預設：如果持鎖者在你自旋時被搶佔，你就白白燒掉一整個時間片、什麼也沒換到；而在單核心上自旋鎖可能是災難性的（你霸著 CPU 自旋時，持鎖者根本沒機會跑去釋放鎖）。誠實的準則是：預設就拿阻塞式互斥鎖，只有在你能證明臨界區間極小且爭用很低時，才考慮自旋鎖。