Java锁的种类以及辨析（二）：自旋锁的其他种类

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

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，

 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。

 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）。