Java并发框架——AQS堵塞队列管理（一）——自旋锁

我们知道一个线程在尝试获取锁失败后将被堵塞并增加等待队列中，它是一个如何的队列？又是如何管理此队列？这节聊聊CHL Node FIFO队列。

 在谈到CHL Node FIFO队列之前，我们先分析这样的队列的几个要素。

首先要了解的是自旋锁。所谓自旋锁即是某一线程去尝试获取某个锁时。假设该锁已经被其它线程占用的话。此线程将不断循环检查该锁是否被释放，而不是让此线程挂起或睡眠。它属于为了保证共享资源而提出的一种锁机制，与相互排斥锁类似，保证了公共资源在随意时刻最多仅仅能由一条线程获取使用。不同的是相互排斥锁在获取锁失败后将进入睡眠或堵塞状态。以下利用代码实现一个简单的自旋锁，

public class SpinLock {

private static Unsafe unsafe = null;

private static final long valueOffset;

private volatile int value = 0;

static {

try {

unsafe=getUnsafeInstance();

valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(SpinLock.class

.getDeclaredField("value"));

} catch (Exception ex) {

throw new Error(ex);

}

}

private static Unsafe getUnsafeInstance() throws SecurityException,

NoSuchFieldException, IllegalArgumentException,

IllegalAccessException {

Field theUnsafeInstance = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");

theUnsafeInstance.setAccessible(true);

return (Unsafe) theUnsafeInstance.get(Unsafe.class);

}

public void lock() {

for (;;) {

            int newV = value + 1;

            if (unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, 0, newV)){

            return ;

            }

        }

}

public void unlock() {

unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, 1, 0);

}

}

这是一个非常easy的自旋锁，主要看加粗加红的两个方法lock和unlock，Unsafe不过为操作提供了硬件级别的原子CAS操作，临时忽略此类，只要知道它的作用就可以，我们将在后面的“原子性怎样保证”小节中对此进行更加深入的阐述。

对于lock方法，假如有若干线程竞争，能成功通过CAS操作改动value值为newV的线程即是成功获取锁的线程。将直接通过，而其它的线程则不断在循环检測value值是否又改回0，而将value改为0的操作就是获取锁的线程运行完后对该锁进行释放，通过unlock方法释放锁，释放后若干线程又对该锁竞争。如此一来。没获取的锁也不会被挂起或堵塞，而是不断循环检查状态。图2-5-9-3可加深自旋锁的理解。五条线程轮询value变量，t1获取成功后将value置为1。此状态时其它线程无法竞争锁，t1使用完锁后将value置为0。剩下的线程继续竞争锁，以此类推。这样就保证了某个区域块的线程安全性。

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvd2FuZ3lhbmd6aGl6aG91/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast"> 

图2-5-9-3 自旋锁

自旋锁适用于锁占用时间短，即锁保护临界区非常小的情景，同一时候它须要硬件级别操作。也要保证各缓存数据的一致性，另外，无法保证公平性，不保证先到先获得。可能造成线程饥饿。

在多处理器机器上，每一个线程相应的处理器都对同一个变量进行读写，而每次读写操作都将要同步每一个处理器缓存。导致系统性能严重下降。

喜欢研究java的同学能够交个朋友，以下是本人的微信号：