参考链接：看完你就明白的锁系列之自旋锁 - 程序员cxuan - 博客园 (cnblogs.com)
PS:整理方便自己记忆用，有相关代码在原链接
自旋锁的提出背景
由于在多处理器环境中某些资源的有限性，有时需要互斥访问(mutual exclusion)，这时候就需要引入锁的概念，只有获取了锁的线程才能够对资源进行访问，由于多线程的核心是CPU的时间分片，所以同一时刻只能有一个线程获取到锁。没有获取到锁的线程通常有两种处理方式：
1.一种是没有获取到锁的线程就一直循环等待判断该资源是否已经释放锁，这种锁叫做自旋锁，它不用将线程阻塞起来(NON-BLOCKING)；
2.还有一种处理方式就是把自己阻塞起来，等待重新调度请求，这种叫做互斥锁。
自旋锁的定义：当一个线程尝试去获取某一把锁的时候，如果这个锁此时已经被别人获取(占用)，那么此线程就无法获取到这把锁，该线程将会等待，间隔一段时间后会再次尝试获取。这种采用循环加锁 -> 等待的机制被称为自旋锁(spinlock)。
自旋锁的原理比较简单，如果持有锁的线程能在短时间内释放锁资源，那么那些等待竞争锁的线程就不需要做内核态和用户态之间的切换进入阻塞状态，它们只需要等一等(自旋)，等到持有锁的线程释放锁之后即可获取，这样就避免了用户进程和内核切换的消耗(用户态和内核态？操作系统？）。因为自旋锁避免了操作系统进程调度和线程切换，所以自旋锁通常适用在时间比较短的情况下。由于这个原因，操作系统的内核经常使用自旋锁。
长时间上锁的话，自旋锁会非常耗费性能，它阻止了其他线程的运行和调度。给自旋锁设定一个自旋时间，等时间一到立即释放自旋锁。自旋锁的目的是占着CPU资源不进行释放，等到获取锁立即进行处理。如果自旋执行时间太长，会有大量的线程处于自旋状态占用 CPU 资源，进而会影响整体系统的性能。因此自旋的周期选的额外重要！JDK在1.6 引入了适应性自旋锁，适应性自旋锁意味着自旋时间不是固定的了，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间以及锁拥有的状态来决定，基本认为一个线程上下文切换的时间是最佳的一个时间。
自旋锁尽可能的减少线程的阻塞，这对于锁的竞争不激烈，且占用锁时间非常短的代码块来说性能能大幅度的提升，因为自旋的消耗会小于线程阻塞挂起再唤醒的操作的消耗，这些操作会导致线程发生两次上下文切换【上下文切换指的是内核（操作系统的核心）在CPU上对进程或者线程进行切换。上下文切换过程中的信息被保存在进程控制块（PCB-Process Control Block）中。PCB又被称作切换帧（SwitchFrame）。上下文切换的信息会一直被保存在CPU的内存中，直到被再次使用。】
简单的自旋锁有一个问题：无法保证多线程竞争的公平性。
解决方法：排队自旋锁(QueuedSpinlock)。计算机科学家们使用了各种方式来实现排队自旋锁，如TicketLock，MCSLock，CLHLock。
TicketLock
在计算机科学领域中，TicketLock 是一种同步机制或锁定算法，它是一种自旋锁，它使用ticket 来控制线程执行顺序。
TicketLock 是基于先进先出(FIFO) 队列的机制。它增加了锁的公平性，其设计原则如下：TicketLock 中有两个 int 类型的数值，开始都是0，第一个值是队列ticket(队列票据)， 第二个值是 出队(票据)。队列票据是线程在队列中的位置，而出队票据是现在持有锁的票证的队列位置。可能有点模糊不清，简单来说，就是队列票据是你取票号的位置，出队票据是你距离叫号的位置。
当叫号叫到你的时候，不能有相同的号码同时办业务，必须只有一个人可以去办，办完后，叫号机叫到下一个人，这就叫做原子性。你在办业务的时候不能被其他人所干扰，而且不可能会有两个持有相同号码的人去同时办业务。然后，下一个人看自己的号是否和叫到的号码保持一致，如果一致的话，那么就轮到你去办业务，否则只能继续等待。上面这个流程的关键点在于，每个办业务的人在办完业务之后，他必须丢弃自己的号码，叫号机才能继续叫到下面的人，如果这个人没有丢弃这个号码，那么其他人只能继续等待。
缺点
TicketLock 虽然解决了公平性的问题，但是多处理器系统上，每个进程/线程占用的处理器都在读写同一个变量queueNum ，每次读写操作都必须在多个处理器缓存之间进行缓存同步，这会导致繁重的系统总线和内存的流量，大大降低系统整体的性能。
为了解决这个问题，MCSLock 和 CLHLock 应运而生。
CLHLock
上面说到TicketLock 是基于队列的，那么 CLHLock 就是基于链表设计的，CLH的发明人是：Craig，Landin and Hagersten，用它们各自的字母开头命名。CLH 是一种基于链表的可扩展，高性能，公平的自旋锁，申请线程只能在本地变量上自旋，它会不断轮询前驱的状态，如果发现前驱释放了锁就结束自旋。
MCSLock
MCS Spinlock 是一种基于链表的可扩展、高性能、公平的自旋锁，申请线程只在本地变量上自旋，直接前驱负责通知其结束自旋，从而极大地减少了不必要的处理器缓存同步的次数，降低了总线和内存的开销。MCS 来自于其发明人名字的首字母： John Mellor-Crummey和Michael Scott。
CLHLock 和 MCSLock
- 都是基于链表，不同的是CLHLock是基于隐式链表，没有真正的后续节点属性，MCSLock是显示链表，有一个指向后续节点的属性。
- 将获取锁的线程状态借助节点(node)保存,每个线程都有一份独立的节点，这样就解决了TicketLock多处理器缓存同步的问题。
总结
此篇文章我们主要讲述了自旋锁的提出背景，自旋锁是为了提高资源的使用频率而出现的一种锁，自旋锁说的是线程获取锁的时候，如果锁被其他线程持有，则当前线程将循环等待，直到获取到锁。
自旋锁在等待期间不会睡眠或者释放自己的线程。自旋锁不适用于长时间持有CPU的情况，这会加剧系统的负担，为了解决这种情况，需要设定自旋周期，那么自旋周期的设定也是一门学问。
还提到了自旋锁本身无法保证公平性，那么为了保证公平性又引出了TicketLock ，TicketLock 是采用排队叫号的机制来实现的一种公平锁，但是它每次读写操作都必须在多个处理器缓存之间进行缓存同步，这会导致繁重的系统总线和内存的流量，大大降低系统整体的性能。
所以我们又引出了CLHLock和MCSLock，CLHLock和MCSLock通过链表的方式避免了减少了处理器缓存同步，极大的提高了性能，区别在于CLHLock是通过轮询其前驱节点的状态，而MCS则是查看当前节点的锁状态。
文章参考：
https://blog.csdn.net/qq_34337272/article/details/81252853
http://www.blogjava.net/jinfeng_wang/archive/2016/12/14/432088.html
https://blog.hufeifei.cn/ 关于自旋锁的文章
https://en.wikipedia.org/wiki/Ticket_lock
最近一直恶补Java相关的知识，数据库，spring，Linux,操作系统，汇编语言。自己学着使用idea,eclipse去配置相关环境，解决碰到的一些问题，有些问题一卡就是好久，走弯路的感觉真不好受啊，但是学会了之后又是真的很有感触。找工作找工作，毕业半年现在做的这份工作不是自己想要的，想在月中提离职，但是不能啊，不能任性不考虑后果，所以我得等我找到了下一个份工作才能辞掉现在的工作。明年打算考研，边工作边考，这年头研究生的学历值钱，但是不知道几年之后咋样，管他呢。更加想的是再去做一名学生，难得。自己有个毛病，学习起来有点自我感动，但是怎么够呢，一定一定一定要认真的学！话说这篇文章我没认真看来着，大概就知道了自旋锁是什么，亢奋状态学习了几天，突然觉得累了，今天晚上让我歇会儿...2022/12/07 21：17
标签：CLHLock,TicketLock,链表,获取,线程,自旋 From： https://www.cnblogs.com/sinoblog/p/16964509.html