Что такое спинлок?

Спинлок — это примитив синхронизации, используемый для защиты критических секций от конкурентного доступа нескольких потоков.

Характеристики:

• Активное ожидание (Spinning): Поток, который не может захватить спинлок, не переходит в состояние ожидания (sleep), а непрерывно проверяет, освободился ли он. Это потребляет процессорное время.
• Накладные расходы: В отличие от мьютексов, захват и освобождение спинлока обычно имеют меньшие накладные расходы, так как не требуют переключения контекста потока.
• Применимость: Эффективен, когда ожидание освобождения спинлока предполагается коротким. В противном случае активное ожидание становится неэффективным и потребляет ресурсы ЦП без пользы.

Типичная реализация:

Часто реализуется с использованием атомарных операций, таких как test-and-set или compare-and-swap, чтобы обеспечить безопасность при конкурентном доступе к флагу состояния спинлока.

#include <atomic>

class Spinlock {
public:
    void lock() {
        while (flag.test_and_set(std::memory_order_acquire)) {
            // Активное ожидание
        }
    }

    void unlock() {
        flag.clear(std::memory_order_release);
    }

private:
    std::atomic_flag flag = ATOMIC_FLAG_INIT; // Флаг состояния спинлока
};

Сравнение со мьютексом: