Rust 实战丨实现一个 SpinLock

自旋锁，就是在尝试获取锁失败时，不直接挂起，而是一直循环尝试获取锁。这在一些锁冲突较小且占用锁时间非常短的场景下非常有用，因为它可以减少相应的系统调用。

接下来我们就使用 Rust 来实现一个自己的自旋锁。

基础版

首先是最基础的版本，我们在 lock 的时候，如果失败了，就一直循环尝试，直到成功获取锁：

pub struct SpinLock {
    locked: AtomicBool,
}

impl SpinLock {
    pub const fn new() -> Self {
        Self {
            locked: AtomicBool::new(false),
        }
    }

    pub fn lock(&self) {
        while self.locked.swap(true, Ordering::Acquire) {
            std::hint::spin_loop();
        }
    }

    pub fn unlock(&self) {
        self.locked.store(false, Ordering::Release);
    }
}

在上述实现中，我们定义了结果 SpinLock，它包含一个 value 和原子变量 locked。

在 lock 方法中，我们尝试对 locked 原子变量进行 swap 为 true 的操作，swap 会返回交换之前的值，如果是 false，那就说明抢锁成功了，这个时候 lock 就成功返回，否则，则调用 std::hint::spin_loop() 进行自选，在下一次 while 循环中再尝试获取锁。

在 unlock 方法中，我们只需要将 locked 设置为 false 即可。

示例图如下：

这里有 2 个需要关注的点：

std::hint::spin_loop() 会向 CPU 发送特定指令（如 x86 的 pause 或 ARM 的 yield），提示当前处于忙等待状态。这允许 CPU 优化执行行为，例如：
- 降低功耗：减少自旋期间的计算资源消耗。
- 提升多线程效率：在超线程架构中，避免单个核心的忙等待阻塞其他线程的执行。
这里我们内存循序使用了一对 Acquire 和 Release。其中：
- Acquire 是为了当前线程可以看到其他线程对 locked 的写结果，即看到当前 locked 真正的值。
- Release 是为了当前线程对 locked写的结果对其他线程可见，即释放当前 locked 真正的值给其他线程。

unsafe 版本

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