面试题：PostgreSQL自旋锁的基本原理是什么

Question

请阐述PostgreSQL中自旋锁的基本工作原理，以及在何种场景下会使用自旋锁而不是其他类型的锁。

Answer 1

自旋锁基本工作原理

1. 等待方式：当一个事务尝试获取自旋锁但发现锁已被占用时，它不会立即进入睡眠状态，而是在原地不断循环尝试获取锁，这就是“自旋”的过程。这种循环尝试操作通常持续一段极短的时间（在CPU指令层面快速执行），期望在短时间内锁能被释放从而获取到锁，避免因线程上下文切换带来的开销。
2. 竞争处理：如果在自旋过程中，锁被释放，那么该事务就能立刻获取到锁并继续执行。若自旋超过一定时间仍未获取到锁，事务会根据具体的实现机制，可能会放弃自旋，进入常规的等待队列等待锁（如等待操作系统调度重新获得锁）。

使用自旋锁的场景

1. 短时间锁持有场景：当预计锁被持有时间非常短，例如在处理一些内核态的快速数据结构操作（如对共享内存中一些简单数据结构的快速读写）时，使用自旋锁比较合适。因为如果使用其他锁（如睡眠锁），线程从睡眠到唤醒的上下文切换开销可能比锁实际被持有时间还要长，而自旋锁可以避免这种上下文切换开销，提高效率。
2. 多核环境下竞争不激烈场景：在多核CPU环境中，如果锁的竞争并不激烈，即大多数情况下锁能够很快被释放。此时自旋锁能让等待锁的事务在本核心上自旋等待，而不是切换到其他核心（或等待操作系统调度），减少线程迁移和调度开销。例如在一些分布式数据库节点内部，某些本地资源的短暂访问控制，当节点内不同线程竞争不激烈时，自旋锁可以有效提升性能。