作者：山雞

鎖作為併發共享資料，保證一致性的工具，在JAVA平臺有多種實現(如 synchronized 和 ReentrantLock等等 ) 。這些已經寫好提供的鎖為我們開發提供了便利，但是鎖的具體性質以及型別卻很少被提及。本系列文章將分析JAVA下常見的鎖名稱以及特性，為大家答疑解惑。

2.自旋鎖的其他種類

上篇我們講到了自旋鎖，在自旋鎖中 另有三種常見的鎖形式:TicketLock ，CLHlock 和MCSlock

Ticket鎖主要解決的是訪問順序的問題，主要的問題是在多核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);
    }
}

每次都要查詢一個serviceNum 服務號，影響效能（必須要到主記憶體讀取，並阻止其他cpu修改）。

CLHLock 和MCSLock 則是兩種型別相似的公平鎖，採用連結串列的形式進行排序，

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是不停的查詢前驅變數， 導致不適合在NUMA 架構下使用（在這種結構下，每個執行緒分佈在不同的實體記憶體區域）

MCSLock則是對本地變數的節點進行迴圈。不存在CLHlock 的問題。

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;
        }
    }
}

從程式碼上 看，CLH 要比 MCS 更簡單，

CLH 的佇列是隱式的佇列，沒有真實的後繼結點屬性。

MCS 的佇列是顯式的佇列，有真實的後繼結點屬性。

JUC ReentrantLock 預設內部使用的鎖 即是 CLH鎖（有很多改進的地方，將自旋鎖換成了阻塞鎖等等）。