并发系列(3)之 CLH、MCS 队列锁简介

并发系列(3)之 CLH、MCS 队列锁简介这篇博客主要是作为AbstractQueuedSynchronizer的背景知识介绍;平时接触也非常的少,如果你不感兴趣可以跳过;但是了解一下能更加的清楚AQS的设计思路;一、自旋锁简介通

大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。如果您正在找激活码,请点击查看最新教程,关注关注公众号 “全栈程序员社区” 获取激活教程,可能之前旧版本教程已经失效.最新Idea2022.1教程亲测有效,一键激活。

Jetbrains全系列IDE使用 1年只要46元 售后保障 童叟无欺

这篇博客主要是作为 AbstractQueuedSynchronizer 的背景知识介绍;平时接触也非常的少,如果你不感兴趣可以跳过;但是了解一下能更加的清楚 AQS 的设计思路;

一、自旋锁简介

通常情况下解决多线程共享资源逻辑一致性问题有两种方式:

  • 互斥锁:当发现资源被占用的时候,会阻塞自己直到资源解除占用,然后再次尝试获取;
  • 自旋锁:当发现占用时,一直尝试获取锁(线程没有被挂起的过程,也就没有线程调度切换的消耗);

对于这两种方式没有优劣之分,只有是否适合当前的场景;具体的对比就不在继续深入了,如果你很感兴趣可以查看 《多处理器编程的艺术》 提取码:rznn ;

但是如果竞争非常激烈的时候,使用自旋锁就会产生一些额外的问题:

  • 可能导致一些线程始终无法获取锁(争抢的时候必然是当前活跃线程获得锁的几率大),也就是饥饿现象;
  • 因为自旋锁会依赖一个共享的锁标识,所以竞争激烈的时候,锁标识的同步也需要消耗大量的资源;
  • 如果要用自旋锁实现公平锁(即先到先获取),此时就还需要额外的变量,也会比较麻烦;

解决这些问题其中的一种办法就是使用队列锁,简单来讲就是让这些线程排队获取;下面我们介绍常用的两种,即 CLH 锁 和 MCS 锁;

二、CLH 锁

CLH 是 Craig、Landin 和 Hagersten 三位作者的缩写,具体内容在 《Building FIFO and Priority-Queuing Spin Locks from Atomic Swap》 论文中有详细介绍,大家可以自行查看;我们 JDK 中 java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer 就是根据 CLH 锁的变种实现的;

简单实现:

public class CLH implements Lock {
  private final ThreadLocal<Node> preNode = ThreadLocal.withInitial(() -> null);
  private final ThreadLocal<Node> node = ThreadLocal.withInitial(Node::new);
  private final AtomicReference<Node> tail = new AtomicReference<>(new Node());

  private static class Node {
    private volatile boolean locked;
  }

  @Override
  public void lock() {
    final Node node = this.node.get();
    node.locked = true;
    Node pre = this.tail.getAndSet(node);
    this.preNode.set(pre);
    while (pre.locked) ;
  }

  @Override
  public void unlock() {
    final Node node = this.node.get();
    node.locked = false;
    this.node.set(this.preNode.get());
  }
}


clh

三、MCS 锁

同样 MCS 是 John M. Mellor-Crummey 和 Michael L. Scott 名字的缩写,具体内容可以在 《Algorithms for Scalable Synchronization on Shared-Memory Multiprocessors》 论文中查看;

简单实现:

public class MCS implements Lock {
  private final ThreadLocal<Node> node = ThreadLocal.withInitial(Node::new);
  private final AtomicReference<Node> tail = new AtomicReference<>();

  private static class Node {
    private volatile boolean locked = false;
    private volatile Node next = null;
  }

  @Override
  public void lock() {
    Node node = this.node.get();
    node.locked = true;
    Node pre = tail.getAndSet(node);
    if (pre != null) {
      pre.next = node;
      while (node.locked) ;
    }
  }

  @Override
  public void unlock() {
    Node node = this.node.get();
    if (node.next == null) {
      if (tail.compareAndSet(node, null)) {
        return;
      }
      while (node.next == null) ;
    }
    node.next.locked = false;
    node.next = null;
  }
}


clh

总结

  • 以上的代码我已经测试过,大家可以直接拿下来自行实验;
  • CLH 锁和 MCS 锁区别主要有两点:1. 链表结构的区别;2. 自旋对象的区别,CLH 是在前驱节点上自旋,而 MCS 是在自身节点上自旋;这里第二点才是最重要的,主要体现在 SMP(Symmetric Multi-Processor) 和 NUMA(Non-Uniform Memory Access) 不同的处理器架构上;这里大家可以自行 Google;
版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 举报,一经查实,本站将立刻删除。

发布者:全栈程序员-站长,转载请注明出处:https://javaforall.net/167689.html原文链接:https://javaforall.net

赞 (0)
全栈程序员-站长的头像全栈程序员-站长


相关推荐

  • 2022考研数学一考试大纲最新_数学一考研大纲2021官方

    2022考研数学一考试大纲最新_数学一考研大纲2021官方2022年考研数学1考试大纲(2022年)

    2022年8月11日
  • C# Thread IsBackground作用

    C# Thread IsBackground作用背景之前在做一个定时下载任务的时候,使用的是一个主线程在执行任务;后面需求调整了,需要在启用一个子线程执行优先级更高的单独通道下载。于是下意识的这么做newThread//创建后台线程ThreadbThread=newThread(newThreadStart(background1.RunLoop));b…

    2022年10月16日
  • linux配置pycharm环境_创建桌面快捷方式是什么意思

    linux配置pycharm环境_创建桌面快捷方式是什么意思一去官网下载基于Linux系统PyCharm的安装包DownloadPyCharm:PythonIDEforProfessionalDevelopersbyJetBrains关于专业版和社区版:本人下载community版本,具体版本区别可参考下面所附链接pyCharm专业版、教育版和社区版的区别详解及查看其版本_水亦心的博客-CSDN博客_pycharm专业版和社区版区别一、功能上的区别:PyCharm专业版是功能最丰富的,与社区版相比,PyCharm.

    2022年10月18日
  • 把Android系统签名弄成jks

    把Android系统签名弄成jks假设我们得到了系统签名文件:platform.pk8、platform.x509.pem,还需要一个用于签名的文件:signapk.jar,这里提供了一份下载连接,可供练习使用:链接:https://pan.baidu.com/s/1OiBcVyhZVqTulb6HXwcqHA提取码:7g81不同的系统,系统签名是不一样的,所以你们下载我的这个签名文件是用不到你的系统上的,但是signapk.jar是通用的,什么系统签名都可以使用他。当你有你的系统签名文件时,如何把一个apk签名为系统签名呢?如下:

    2022年6月21日
  • InetAddress:通过InetAddress获取地址

    InetAddress:通过InetAddress获取地址当想通过代码知道自己主机地址和主机名,或者查询网络上服务器地址时,我们都可以用InetAddress类。java.net.InetAddress类是用来表示IP地址的高层表示,大多数有关于Java网络相关的类都和它有关系,例如socket,URL等。下面我们用代码介绍InetAddress类:packagecom.net2;importjava.net.InetAddress;impor…

    2022年6月23日
  • 超炫HTML5 SVG聊天框拖拽弹性摇摆动画特效

    超炫HTML5 SVG聊天框拖拽弹性摇摆动画特效

    2022年1月19日

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

关注全栈程序员社区公众号