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Java锁之自旋锁详解

转载 作者:qq735679552 更新时间:2022-09-29 22:32:09 25 4
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这篇CFSDN的博客文章Java锁之自旋锁详解由作者收集整理,如果你对这篇文章有兴趣,记得点赞哟.

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。如下 。

复制代码代码如下:

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.

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

复制代码代码如下:

package com.alipay.titan.dcc.dal.entity,

  。

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger,

public class TicketLock {     private AtomicInteger                     serviceNum = new AtomicInteger();     private AtomicInteger                     ticketNum  = new AtomicInteger();     private static final ThreadLocal<Integer> LOCAL      = new ThreadLocal<Integer>(),

    public void lock() {         int myticket = ticketNum.getAndIncrement();         LOCAL.set(myticket);         while (myticket != serviceNum.get()) {         } 。

    } 。

    public void unlock() {         int myticket = LOCAL.get();         serviceNum.compareAndSet(myticket, myticket + 1);     } } 。

  。

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.

  。

复制代码代码如下:

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater,

  。

public class CLHLock {     public static class CLHNode {         private volatile boolean isLocked = true;     } 。

    @SuppressWarnings("unused")     private volatile CLHNode                                           tail;     private static final ThreadLocal<CLHNode>                          LOCAL   = new ThreadLocal<CLHNode>();     private static final AtomicReferenceFieldUpdater<CLHLock, CLHNode> UPDATER = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(CLHLock.class,                                                                                    CLHNode.class, "tail"),

    public void lock() {         CLHNode node = new CLHNode();         LOCAL.set(node);         CLHNode preNode = UPDATER.getAndSet(this, node);         if (preNode != null) {             while (preNode.isLocked) {             }             preNode = null;             LOCAL.set(node);         }     } 。

    public void unlock() {         CLHNode node = LOCAL.get();         if (!UPDATER.compareAndSet(this, node, null)) {             node.isLocked = false;         }         node = null;     } } 。

  。

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.

  。

复制代码代码如下:

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater,

  。

public class MCSLock {     public static class MCSNode {         volatile MCSNode next;         volatile boolean isLocked = true;     } 。

    private static final ThreadLocal<MCSNode>                          NODE    = new ThreadLocal<MCSNode>();     @SuppressWarnings("unused")     private volatile MCSNode                                           queue;     private static final AtomicReferenceFieldUpdater<MCSLock, MCSNode> UPDATER = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(MCSLock.class,                                                                                    MCSNode.class, "queue"),

    public void lock() {         MCSNode currentNode = new MCSNode();         NODE.set(currentNode);         MCSNode preNode = UPDATER.getAndSet(this, currentNode);         if (preNode != null) {             preNode.next = currentNode;             while (currentNode.isLocked) { 。

            }         }     } 。

    public void unlock() {         MCSNode currentNode = NODE.get();         if (currentNode.next == null) {             if (UPDATER.compareAndSet(this, currentNode, null)) { 。

            } else {                 while (currentNode.next == null) {                 }             }         } else {             currentNode.next.isLocked = false;             currentNode.next = null;         }     } } 。

  。

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).

(全文完) 。

最后此篇关于Java锁之自旋锁详解的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于Java锁之自旋锁详解的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章,希望大家以后支持我的博客! 。

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