Java锁的种类以及辨析（二）：自旋锁的其他种类

2023年6月3日 337次阅读 来源: 天涯海角路

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

01package com.alipay.titan.dcc.dal.entity;
02 
03import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
04 
05public 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，

01import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
02 
03public 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。

01import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
02 
03public 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）。

    原文作者：天涯海角路
    原文地址: https://www.cnblogs.com/aademeng/articles/6916365.html
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