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。

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。

代码如下:

 1 public class SpinLock {
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 4   private AtomicReference<Thread> sign =new AtomicReference<>();
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 6   public void lock(){
 7     Thread current = Thread.currentThread();
 8     while(!sign .compareAndSet(null, current)){
 9     }
10   }
11 
12   public void unlock (){
13     Thread current = Thread.currentThread();
14     sign .compareAndSet(current, null);
15   }
16 }

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。

2.自旋锁的其他种类

上文我们讲到了自旋锁，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:

代码如下:

 1 package com.alipay.titan.dcc.dal.entity;
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 4 import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
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 6 public class TicketLock {
 7     private AtomicInteger                     serviceNum = new AtomicInteger();
 8     private AtomicInteger                     ticketNum  = new AtomicInteger();
 9     private static final ThreadLocal<Integer> LOCAL      = new ThreadLocal<Integer>();
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11     public void lock() {
12         int myticket = ticketNum.getAndIncrement();
13         LOCAL.set(myticket);
14         while (myticket != serviceNum.get()) {
15         }
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17     }
18 
19     public void unlock() {
20         int myticket = LOCAL.get();
21         serviceNum.compareAndSet(myticket, myticket + 1);
22     }
23 }

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。

 代码如下:

 1 import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
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 4 public class CLHLock {
 5     public static class CLHNode {
 6         private volatile boolean isLocked = true;
 7     }
 8 
 9     @SuppressWarnings("unused")
10     private volatile CLHNode                                           tail;
11     private static final ThreadLocal<CLHNode>                          LOCAL   = new ThreadLocal<CLHNode>();
12     private static final AtomicReferenceFieldUpdater<CLHLock, CLHNode> UPDATER = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(CLHLock.class,
13                                                                                    CLHNode.class, "tail");
14 
15     public void lock() {
16         CLHNode node = new CLHNode();
17         LOCAL.set(node);
18         CLHNode preNode = UPDATER.getAndSet(this, node);
19         if (preNode != null) {
20             while (preNode.isLocked) {
21             }
22             preNode = null;
23             LOCAL.set(node);
24         }
25     }
26 
27     public void unlock() {
28         CLHNode node = LOCAL.get();
29         if (!UPDATER.compareAndSet(this, node, null)) {
30             node.isLocked = false;
31         }
32         node = null;
33     }
34 }
35 
36  

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。

 代码如下:

 1 import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
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 4 public class MCSLock {
 5     public static class MCSNode {
 6         volatile MCSNode next;
 7         volatile boolean isLocked = true;
 8     }
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10     private static final ThreadLocal<MCSNode>                          NODE    = new ThreadLocal<MCSNode>();
11     @SuppressWarnings("unused")
12     private volatile MCSNode                                           queue;
13     private static final AtomicReferenceFieldUpdater<MCSLock, MCSNode> UPDATER = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(MCSLock.class,
14                                                                                    MCSNode.class, "queue");
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16     public void lock() {
17         MCSNode currentNode = new MCSNode();
18         NODE.set(currentNode);
19         MCSNode preNode = UPDATER.getAndSet(this, currentNode);
20         if (preNode != null) {
21             preNode.next = currentNode;
22             while (currentNode.isLocked) {
23 
24             }
25         }
26     }
27 
28     public void unlock() {
29         MCSNode currentNode = NODE.get();
30         if (currentNode.next == null) {
31             if (UPDATER.compareAndSet(this, currentNode, null)) {
32 
33             } else {
34                 while (currentNode.next == null) {
35                 }
36             }
37         } else {
38             currentNode.next.isLocked = false;
39             currentNode.next = null;
40         }
41     }
42 }

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）。