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Java鎖的種類以及辨析（二）：自旋鎖的其他種類

鎖作為並發共享數據，保證一致性的工具，在JAVA平台有多種實現(如 synchronized 和 ReentrantLock等等 ) 。這些已經寫好提供的鎖為我們開發提供了便利，但是鎖的具體性質以及類型卻很少被提及。本係列文章將分析JAVA下常見的鎖名稱以及特性，為大家答疑解惑。

2.自旋鎖的其他種類

上篇我們講到了自旋鎖，在自旋鎖中 另有三種常見的鎖形式:TicketLock ，CLHlock 和MCSlock

Ticket鎖主要解決的是訪問順序的問題，主要的問題是在多核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 }

每次都要查詢一個serviceNum 服務號，影響性能（必須要到主內存讀取，並阻止其他cpu修改）。

CLHLock 和MCSLock 則是兩種類型相似的公平鎖，采用鏈表的形式進行排序，

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是不停的查詢前驅變量， 導致不適合在NUMA 架構下使用（在這種結構下，每個線程分布在不同的物理內存區域）

MCSLock則是對本地變量的節點進行循環。不存在CLHlock 的問題。

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 }

從代碼上 看，CLH 要比 MCS 更簡單，

CLH 的隊列是隱式的隊列，沒有真實的後繼結點屬性。

MCS 的隊列是顯式的隊列，有真實的後繼結點屬性。

JUC ReentrantLock 默認內部使用的鎖 即是 CLH鎖（有很多改進的地方，將自旋鎖換成了阻塞鎖等等）。

最後更新：2017-05-23 16:33:02

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