Java锁的种类以及辨析（二）：自旋锁的其他种类

作者：山鸡

锁作为并发共享数据，保证一致性的工具，在JAVA平台有多种实现(如 synchronized 和 ReentrantLock等等 ) 。这些已经写好提供的锁为我们开发提供了便利，但是锁的具体性质以及类型却很少被提及。本系列文章将分析JAVA下常见的锁名称以及特性，为大家答疑解惑。

 

2.自旋锁的其他种类

上篇我们讲到了自旋锁，在自旋锁中 另有三种常见的锁形式:TicketLock ，CLHlock 和MCSlock

Ticket锁主要解决的是访问顺序的问题，主要的问题是在多核cpu上

01 package com.alipay.titan.dcc.dal.entity;
02  
03 import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
04  
05 public class TicketLock {
06     private AtomicInteger                     serviceNum = new AtomicInteger();
07     private AtomicInteger                     ticketNum  = new AtomicInteger();
08     private static final ThreadLocal<Integer> LOCAL      = new ThreadLocal<Integer>();
09  
10     public void lock() {
11         int myticket = ticketNum.getAndIncrement();
12         LOCAL.set(myticket);
13         while (myticket != serviceNum.get()) {
14         }
15  
16     }
17  
18     public void unlock() {
19         int myticket = LOCAL.get();
20         serviceNum.compareAndSet(myticket, myticket + 1);
21     }
22 }

每次都要查询一个serviceNum 服务号，影响性能（必须要到主内存读取，并阻止其他cpu修改）。

CLHLock 和MCSLock 则是两种类型相似的公平锁，采用链表的形式进行排序，

01 import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
02  
03 public class CLHLock {
04     public static class CLHNode {
05         private volatile boolean isLocked = true;
06     }
07  
08     @SuppressWarnings("unused")
09     private volatile CLHNode                                           tail;
10     private static final ThreadLocal<CLHNode>                          LOCAL   = newThreadLocal<CLHNode>();
11     private static final AtomicReferenceFieldUpdater<CLHLock, CLHNode> UPDATER = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(CLHLock.class,
12                                                                                    CLHNode.class,"tail");
13  
14     public void lock() {
15         CLHNode node = new CLHNode();
16         LOCAL.set(node);
17         CLHNode preNode = UPDATER.getAndSet(this, node);
18         if (preNode != null) {
19             while (preNode.isLocked) {
20             }
21             preNode = null;
22             LOCAL.set(node);
23         }
24     }
25  
26     public void unlock() {
27         CLHNode node = LOCAL.get();
28         if (!UPDATER.compareAndSet(this, node, null)) {
29             node.isLocked = false;
30         }
31         node = null;
32     }
33 }

 

CLHlock是不停的查询前驱变量， 导致不适合在NUMA 架构下使用（在这种结构下，每个线程分布在不同的物理内存区域）

MCSLock则是对本地变量的节点进行循环。不存在CLHlock 的问题。

01 import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
02  
03 public class MCSLock {
04     public static class MCSNode {
05         volatile MCSNode next;
06         volatile boolean isLocked = true;
07     }
08  
09     private static final ThreadLocal<MCSNode>                          NODE    = newThreadLocal<MCSNode>();
10     @SuppressWarnings("unused")
11     private volatile MCSNode                                           queue;
12     private static final AtomicReferenceFieldUpdater<MCSLock, MCSNode> UPDATER = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(MCSLock.class,
13                                                                                    MCSNode.class,"queue");
14  
15     public void lock() {
16         MCSNode currentNode = new MCSNode();
17         NODE.set(currentNode);
18         MCSNode preNode = UPDATER.getAndSet(this, currentNode);
19         if (preNode != null) {
20             preNode.next = currentNode;
21             while (currentNode.isLocked) {
22  
23             }
24         }
25     }
26  
27     public void unlock() {
28         MCSNode currentNode = NODE.get();
29         if (currentNode.next == null) {
30             if (UPDATER.compareAndSet(this, currentNode, null)) {
31  
32             } else {
33                 while (currentNode.next == null) {
34                 }
35             }
36         } else {
37             currentNode.next.isLocked = false;
38             currentNode.next = null;
39         }
40     }
41 }

从代码上 看，CLH 要比 MCS 更简单，

CLH 的队列是隐式的队列，没有真实的后继结点属性。

MCS 的队列是显式的队列，有真实的后继结点属性。

JUC ReentrantLock 默认内部使用的锁 即是 CLH锁（有很多改进的地方，将自旋锁换成了阻塞锁等等）。

posted @ 2017-05-28 18:51  天涯海角路  阅读(186)  评论(0)    收藏  举报