摘要:是独占式锁的一种,并且是不可重入的锁,这篇文章是对锁源代码分析的预热篇
CLH Lock摘要
CLH lock is Craig, Landin, and Hagersten (CLH) locks, CLH lock is a spin lock, can ensure no hunger, provide fairness first come first service.
The CLH lock is a scalable, high performance, fairness and spin lock based on the list, the application thread spin only on a local variable, it constantly polling the precursor state, if it is found that the pre release lock end spin.
CLH锁是自旋锁的一种,对它的研究是因为AQS源代码中使用了CLH锁的一个变种,为了更好的理解AQS中使用锁的思想,所以决定先好好理解CLH锁
Java代码实现public class ClhSpinLock implements Lock{ private final ThreadLocalprev; private final ThreadLocal node; private final AtomicReference tail = new AtomicReference (new Node()); public ClhSpinLock() { this.node = new ThreadLocal () { protected Node initialValue() { return new Node(); } }; this.prev = new ThreadLocal () { protected Node initialValue() { return null; } }; } /** * 1.初始状态 tail指向一个node(head)节点 * +------+ * | head | <---- tail * +------+ * * 2.lock-thread加入等待队列: tail指向新的Node,同时Prev指向tail之前指向的节点 * +----------+ * | Thread-A | * | := Node | <---- tail * | := Prev | -----> +------+ * +----------+ | head | * +------+ * * +----------+ +----------+ * | Thread-B | | Thread-A | * tail ----> | := Node | --> | := Node | * | := Prev | ----| | := Prev | -----> +------+ * +----------+ +----------+ | head | * +------+ * 3.寻找当前node的prev-node然后开始自旋 * */ public void lock() { final Node node = this.node.get(); node.locked = true; Node pred = this.tail.getAndSet(node); this.prev.set(pred); // 自旋 while (pred.locked); } public void unlock() { final Node node = this.node.get(); node.locked = false; this.node.set(this.prev.get()); } @Override public void lockInterruptibly() throws InterruptedException { // TODO Auto-generated method stub } @Override public boolean tryLock() { // TODO Auto-generated method stub return false; } @Override public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException { // TODO Auto-generated method stub return false; } @Override public Condition newCondition() { // TODO Auto-generated method stub return null; } private static class Node { private volatile boolean locked; } }
简单的看一下CLH的算法定义
the list, the application thread spin only on a local variable, it constantly polling the precursor state, if it is found that the pre release lock end spin.
基于list,线程仅在一个局部变量上自旋,它不断轮询前一个节点状态,如果发现前一个节点释放锁结束.
所以在java中使用了ThreadLocal作为具体实现,AtomicReference为了消除多个线程并发对tail引用Node的影响,核心方法lock()中分为3个步骤去实现
初始状态 tail指向一个node(head)节点
private final AtomicReferencetail = new AtomicReference (new Node());
thread加入等待队列: tail指向新的Node,同时Prev指向tail之前指向的节点,在java代码中使用了getAndSet即CAS操作使用
Node pred = this.tail.getAndSet(node); this.prev.set(pred);
寻找当前线程对应的node的前驱node然后开始自旋前驱node的status判断是否可以获取lock
while (pred.locked);
同理unlock()方法,获取当前线程的node,设置lock status,将当前node指向前驱node(这样操作tail指向的就是前驱node等同于出队操作).至此CLH Lock的过程就结束了
测试ClhSpinLockpublic class LockTest { static int count = 0; public static void testLock(Lock lock) { try { lock.lock(); for (int i = 0; i < 10000000; i++) ++count; } finally { lock.unlock(); } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException, BrokenBarrierException { final ClhSpinLock clh = new ClhSpinLock(); final CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(10, new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println(count); } }); for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { testLock(clh); // 这段代码是非lock比较使用 // for (int i = 0; i < 10000000; i++) // count++; try { cb.await(); } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } } }).start(); } } }
测试代码使用了CyclicBarrier辅助当所有子线程完成后输出static变量count的值
结果发现输出的值和预期一样,CLH Lock完成了独占式锁的功能
CLH Lock是一种比较简单的自旋锁算法之一,因为锁的CAS操作涉及到了硬件的锁定(锁总线或者是锁内存)所以性能和CPU架构也密不可分,该兴趣的同学可以继续深入研究包括MCS锁等。CLH Lock是独占式锁的一种,并且是不可重入的锁,这篇文章是对AQS锁源代码分析的预热篇
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