Java鎖的設計

1、自旋鎖

自旋鎖是采用讓目前線程不停地的在循環體内執行實作的，當循環的條件被其他線程改變時 才能進入臨界區。如下

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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函數将owner設定為目前線程，并且預測原來的值為空。unlock函數将owner設定為null，并且預測值為目前線程。

當有第二個線程調用lock操作時由于owner值不為空，導緻循環一直被執行，直至第一個線程調用unlock函數将owner設定為null，第二個線程才能進入臨界區。

由于自旋鎖隻是将目前線程不停地執行循環體，不進行線程狀态的改變，是以響應速度更快。但當線程數不停增加時，性能下降明顯，因為每個線程都需要執行，占用CPU時間。如果線程競争不激烈，并且保持鎖的時間段。适合使用自旋鎖。

注：該例子為非公平鎖，獲得鎖的先後順序，不會按照進入lock的先後順序進行。

在自旋鎖中 另有三種常見的鎖形式:TicketLock ，CLHlock 和MCSlock

二、阻塞鎖

阻塞鎖，與自旋鎖不同，改變了線程的運作狀态。

在JAVA環境中，線程Thread有如下幾個狀态：

1，建立狀态

2，就緒狀态

3，運作狀态

4，阻塞狀态

5，死亡狀态

阻塞鎖，可以說是讓線程進入阻塞狀态進行等待，當獲得相應的信号（喚醒，時間） 時，才可以進入線程的準備就緒狀态，準備就緒狀态的所有線程，通過競争，進入運作狀态。

JAVA中，能夠進入\退出、阻塞狀态或包含阻塞鎖的方法有

，synchronized

關鍵字（其中的重量鎖），ReentrantLock，Object.wait()\notify(),LockSupport.park()/unpart()(j.u.c經常使用)

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;
    }
}      

在這裡我們使用了LockSupport.unpark()的阻塞鎖。 該例子是将CLH鎖修改而成。

阻塞鎖的優勢在于，阻塞的線程不會占用cpu時間， 不會導緻 CPu占用率過高，但進入時間以及恢複時間都要比自旋鎖略慢。

在競争激烈的情況下 阻塞鎖的性能要明顯高于 自旋鎖。

理想的情況則是; 線上程競争不激烈的情況下，使用自旋鎖，競争激烈的情況下使用，阻塞鎖。