Java锁的设计

1、自旋锁

自旋锁是采用让当前线程不停地的在循环体内执行实现的,当循环的条件被其他线程改变时 才能进入临界区。如下

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 public class SpinLock {      private AtomicReference<Thread> sign = new AtomicReference<>();      public void lock(){      Thread current = Thread.currentThread();      while (!sign .compareAndSet( null , current)){      }    }      public void unlock (){      Thread current = Thread.currentThread();      sign .compareAndSet(current, null );    } }

使用了CAS原子操作,lock函数将owner设置为当前线程,并且预测原来的值为空。unlock函数将owner设置为null,并且预测值为当前线程。

当有第二个线程调用lock操作时由于owner值不为空,导致循环一直被执行,直至第一个线程调用unlock函数将owner设置为null,第二个线程才能进入临界区。

由于自旋锁只是将当前线程不停地执行循环体,不进行线程状态的改变,所以响应速度更快。但当线程数不停增加时,性能下降明显,因为每个线程都需要执行,占用CPU时间。如果线程竞争不激烈,并且保持锁的时间段。适合使用自旋锁。

注:该例子为非公平锁,获得锁的先后顺序,不会按照进入lock的先后顺序进行。

 

在自旋锁中 另有三种常见的锁形式:TicketLock ,CLHlock 和MCSlock

 

二、阻塞锁

阻塞锁,与自旋锁不同,改变了线程的运行状态。
在JAVA环境中,线程Thread有如下几个状态:

1,新建状态

2,就绪状态

3,运行状态

4,阻塞状态

5,死亡状态

阻塞锁,可以说是让线程进入阻塞状态进行等待,当获得相应的信号(唤醒,时间) 时,才可以进入线程的准备就绪状态,准备就绪状态的所有线程,通过竞争,进入运行状态。
JAVA中,能够进入\退出、阻塞状态或包含阻塞锁的方法有 ,synchronized 关键字(其中的重量锁),ReentrantLock,Object.wait()\notify(),LockSupport.park()/unpart()(j.u.c经常使用)

《Java锁的设计》

package lock; import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater; import java.util.concurrent.locks.LockSupport; public class CLHLock1 { public static class CLHNode { private volatile Thread isLocked; } @SuppressWarnings("unused") private volatile CLHNode tail; private static final ThreadLocal<CLHNode> LOCAL = new ThreadLocal<CLHNode>(); private static final AtomicReferenceFieldUpdater<CLHLock1, CLHNode> UPDATER = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(CLHLock1.class, CLHNode.class, "tail"); public void lock() { CLHNode node = new CLHNode(); LOCAL.set(node); CLHNode preNode = UPDATER.getAndSet(this, node); if (preNode != null) { preNode.isLocked = Thread.currentThread(); LockSupport.park(this); preNode = null; LOCAL.set(node); } } public void unlock() { CLHNode node = LOCAL.get(); if (!UPDATER.compareAndSet(this, node, null)) { System.out.println("unlock\t" + node.isLocked.getName()); LockSupport.unpark(node.isLocked); } node = null; } }

《Java锁的设计》

 

在这里我们使用了LockSupport.unpark()的阻塞锁。 该例子是将CLH锁修改而成。

阻塞锁的优势在于,阻塞的线程不会占用cpu时间, 不会导致 CPu占用率过高,但进入时间以及恢复时间都要比自旋锁略慢。

在竞争激烈的情况下 阻塞锁的性能要明显高于 自旋锁。

理想的情况则是; 在线程竞争不激烈的情况下,使用自旋锁,竞争激烈的情况下使用,阻塞锁。

 

三、可重入锁:

本文里面讲的是广义上的可重入锁,而不是单指JAVA下的ReentrantLock。

可重入锁,也叫做递归锁,指的是同一线程 外层函数获得锁之后 ,内层递归函数仍然有获取该锁的代码,但不受影响。
在JAVA环境下 ReentrantLock 和synchronized 都是 可重入锁

    原文作者:锐洋智能
    原文地址: https://www.cnblogs.com/interdrp/p/8046385.html
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