java - 如何理解自旋锁和互斥锁？

Question

网上的文章看了很多还是很迷茫，谁能通俗易懂的给我解释一下这两个概念啊？

我在python多线程编码中一般都是在线程的run方法中用while True死循环，然后在死循环的循环体末尾调用queue.task_done移除该队列，然后在主线程调用queue的join方法阻塞主线程，防止主线程直接结束，请问我这种多线程编码方式是否合理？会不会有什么bug？另外请问一下我在run中调用死循环是不是就叫做自旋锁？

Answer 1

首先要了解什么是互斥锁，互斥锁代表的意思是什么，
就是在两个线程A,B 访问同一块内存的时侯。
理想情况下我们的执行顺序应该是 A 完全执行完后，B来执行
但是，执行是有占用CPU指令时间的，如果不用任何机制的话，当A执行到一半时，B占用了CPU，B去处理这段内存，然后B执行完毕，A再得到CPU，内存数据不就出错了吗？
为了内存的数据安全。就采用了一种互斥的技术，A访问这段内存的时候，首先判断这段内存有没有在使用中的标志（取个名字叫做锁），没有的话对这段内存加一个标志（锁），然后A在处理这段内存，A处理完了解锁。如果在A处理内存这个时候B来访问的话，B看到这段内存有使用中的标志（锁）了，B可以有好几种行为。行为一：占用CPU。不断循环并测试锁的状态，线程不会挂起(睡眠)，处于忙等状态，采用这种行为的锁叫做自旋锁。行为二：线程B休眠阻塞，放弃CPU，直到A执行完了，锁没了，再使用内存。这种行为叫做互斥锁。看到这里你大概也明白了，锁就是实现互斥作用的同步机制。自旋锁就是互斥锁的一种情况（等待的时候会占用CPU的互斥锁）罢了。
不要被名称所误导。要了解背后的机制，换个名字也要明白，
参考链接 链接描述

Answer 2

1.Python多线程run方法的中使用while循环时，如果在循环体没有使用停止程序机制，会一直运行下去.因此楼主如果想让编码方式得当，可以使用信号量或者其他变量机制通知循环体停止，或者判断队列是否为空，若为空，直接break,退出循环．

2.run中的死循环不是自旋锁，假如循环体内有资源竞争，给加了个锁，但这种锁也是互斥锁．
python的锁使用的是信号量semaphore,不是spinlock.

// https://svn.python.org/projects/python/trunk/Python/thread_atheos.h
static int fastmutex_lock(fastmutex_t * mutex)
{
    atomic_t prev = atomic_add(&mutex->count, 1);
    if (prev > 0)
        return lock_semaphore(mutex->sem);
    return 0;
}

自旋锁：多线程同时访问同一个资源，为防止资源的读取修改不一致设置的一种锁，如果线程访问资源时，已经有线程占有资源，那么后者线程会等待当前线程释放资源，此时后者（不休眠）一直运行CPU检测前者占有资源是否释放，这种后者访问并一直检测资源占有的机制就是自旋锁．

互斥锁：目的和自旋锁一样，但机制不一样，当线程占用资源后，加上锁，后者线程访问时，由于资源被占有，转入休眠(sleep)状态，等资源被释放后，通过信号量通知排队等候的线程。

Answer 3

Python代码会按照这样的流程进行运行，

1. 设置GIL

2. 切换到某一个线程

3. 运行

4. 线程退出，设置为休眠状态

5. 解锁GIL

6. 重复以上操作

可能是因为GIL的原因，我似乎没有在Python里面看到过自旋锁，更多使用的是互斥锁。

下面是我以前写多线程的方法，仅供参考～

import Queue
from threading import Thread

temp_queue = Queue.Queue()


class Test(Thread):
    def __init__(self):
        Thread.__init__(self)

    def run(self):
        while temp_queue.empty() is False:
            pass
            # do sth here
            # temp = temp_queue.get()


tasks = []
for i in range(10):
    tasks.append(Test())

for task in tasks:
    task.start()

for task in tasks:
    task.join()

既然是队列，Queue中Queue().get()中说明了Remove and return an item from the queue.