今天咱们YY一个sitcom来讨论下几种锁的实现，欢迎列位看官批评指正^_^
你很着急，但是取号机叫号机都故障了
你打算办张招行信用卡，然后你决定利用午休的时间跑到公司楼下，文三路上的高新支行去（硬广强势植入^_^）。到了那边你发现，什么情况，取号机叫号机全都故障了，而且只剩一个窗口在服务。
怎么办呢？然后你发现大家用的最原始的方式，就靠抢，谁先跑到窗口前面谁就先办理业务（什么，你问他们为什么不排队？你见过挤公交排队的？）。因为你也很着急啊，待会还要赶回华星时代23楼上班呢^_^，咋办，抢呗。
代码描述
我们可以用自旋锁来描述上述的抢锁方式。
public class SpinLock {
private AtomicReference<Thread> owner = new AtomicReference<Thread>();
public void lock() {
Thread current = Thread.currentThread();
//// reentrant lock
if(owner.compareAndSet(current, current)) {
return;
}
while (!owner.compareAndSet(null, current)) {
//// 蜂拥而上没抢到，继续抢！
}
}
public void unlock() {
Thread current = Thread.currentThread();
owner.compareAndSet(current, null);
}
}主要问题
- 无法保证公平性（野蛮人的社会有木有）
- 系统开销大（每个人都很累啊有木有）
取号机修复了，但是叫号机还有点问题
当你还在努力抢窗口的时候，取号机修复了，但是叫号机还有点问题，现在只能按一下开关展示一下当前正在服务的号码（读取成本略高）。不过至少公平性的问题现在能解决了。
于是乎，每个人开始去取号（取号还是抢，木有办法），然后每个人开始不耐烦的一直去按叫号机（大家都不熟，各管各的咯），看上去所有人都很着急。当然了你也按，也一直等着自己的号码。
代码描述
上述其实就是Ticket Lock的实现方式，
public class TicketLock {
private AtomicInteger ticketNum = new AtomicInteger();
private AtomicInteger serviceNum = new AtomicInteger();
private static final ThreadLocal<Integer> LOCAL = new ThreadLocal<Integer>();
public void lock() {
//// reentrant lock
if(LOCAL.get() != null) return;
int iTicket = ticketNum.getAndIncrement();
LOCAL.set(iTicket);
while (iTicket != serviceNum.get()) {
//// 狂按叫号机开关，直到看到是自己的号码
}
}
public void unlock() {
Integer iTicket = LOCAL.get();
//// unlock before lock
if(iTicket == null) return;
serviceNum.compareAndSet(iTicket, iTicket + 1);
}
}主要问题
- 系统开销还是大（叫号机表示自己要被按挂了。。）
阿西吧，叫号机彻底挂了
果了个然，不一会，叫号机就被按挂了。。于是乎现在只剩取号机供取号排队了。
怎么办呢？这时候大厅经理想了个办法。取号的时候，大厅经理会把排在你前一位的同学的手机号码给你。然后告诉你，你就打电话给他去询问他业务办理的状况，他如果办好了就换你去。
于是乎，你就开始一直给那位同学打电话。。没办法，你着急啊。。当然了，那位同学肯定是被你烦得不行。
代码描述
这其实就是CLH锁的实现方式，
public class CLHLock {
private static class CLHNode {
volatile boolean blocked = true;
}
@SuppressWarnings("unused")
private volatile CLHNode tail; // 最后一个申请锁的节点
private static final AtomicReferenceFieldUpdater TAIL = AtomicReferenceFieldUpdater
.newUpdater(CLHLock.class, CLHNode.class, "tail");
private static final ThreadLocal<CLHNode> LOCAL = new ThreadLocal<CLHNode>();
public void lock() {
//// reentrant lock
if(LOCAL.get() != null) return;
CLHNode current = new CLHNode();
LOCAL.set(current);
CLHNode predecessor = (CLHNode) TAIL.getAndSet(this, current);
if (predecessor != null) {
while (predecessor.blocked) {
//// 疯狂询问你的前一位同学是否已经结束
}
}
}
public void unlock() {
CLHNode current = LOCAL.get();
//// unlock before lock
if(current == null) return;
TAIL.compareAndSet(this, current, null);
//// 业务办理结束
current.blocked = false;
// LOCAL.remove();
}
}主要问题
- 依旧还是系统开销的问题，特别是在NUMA架构下（电话费很贵的啊喂）
纳尼，你被拉黑了
终于，你打了若干次电话后，人家把你拉黑了。然后你就跟大厅经理抱怨，于是乎他就想了另一个方法。在取号的时候，排在你前一位的同学将会收到你的手机号码，等他业务办理完之后会主动通知你。
于是乎你现在要做的就是一直盯着你的手机了。。
代码描述
这其实就是MCS锁的实现方式了，
public class MCSLock {
private static class MCSNode {
volatile MCSNode next;
volatile boolean blocked = true;
}
@SuppressWarnings("unused")
private volatile MCSNode tail;
private static final AtomicReferenceFieldUpdater TAIL = AtomicReferenceFieldUpdater
.newUpdater(MCSLock.class, MCSNode.class, "tail");
private static final ThreadLocal<MCSNode> LOCAL = new ThreadLocal<MCSNode>();
public void lock() {
//// reentrant lock
if(LOCAL.get() != null) return;
MCSNode current = new MCSNode();
LOCAL.set(current);
//// step1
MCSNode predecessor = (MCSNode) TAIL.getAndSet(this, current);
if (predecessor != null) {
//// step2
predecessor.next = current;
while (current.blocked) {
//// 一直盯着自己的手机，等待通知
}
} else {
current.blocked = false;
}
}
public void unlock() {
MCSNode current = LOCAL.get();
//// unlock before lock
if(current == null) return;
if (current.next == null) {
//// 你是最后一位了
if (TAIL.compareAndSet(this, current, null)) {
LOCAL.remove();
return;
}
//// step1+step2并非原子操作
else {
while (current.next == null) {}
}
}
//// 主动通知下一位同学
current.next.blocked = false;
current.next = null;
LOCAL.remove();
}
}现在你不着急了
等着等着你发现，我去，已经两点了，你观察了一下，按照目前窗口的办理速度，至少还得半小时（竞争激烈，锁持有时间长），于是你给老板发了消息说明情况，半小时后回，老板表示OK。
所以你现在也没有那么着急了，既来之则安之，并且中午不睡下午崩溃嘛，于是你决定先小憩一会（进入休眠状态），也不盯着手机了，就等着待会被叫醒了。
代码描述
将MCS锁实现稍微修改一下，就可以实现上述的阻塞锁了。
public class MCSBlockingLock {
private static class MCSBlockingNode {
volatile MCSBlockingNode next;
volatile boolean blocked = true;
volatile Thread thread = Thread.currentThread(); // 该节点所属的线程
}
@SuppressWarnings("unused")
private volatile MCSBlockingNode tail;
private static final AtomicReferenceFieldUpdater TAIL = AtomicReferenceFieldUpdater
.newUpdater(MCSBlockingLock.class, MCSBlockingNode.class, "tail");
private static final ThreadLocal<MCSBlockingNode> LOCAL = new ThreadLocal<MCSBlockingNode>();
public void lock() {
//// reentrant lock
if(LOCAL.get() != null) return;
MCSBlockingNode current = new MCSBlockingNode();
LOCAL.set(current);
//// step1
MCSBlockingNode predecessor = (MCSBlockingNode) TAIL.getAndSet(this, current);
if (predecessor != null) {
//// step2
predecessor.next = current;
while (current.blocked) {
//// 睡一觉，等待通知
LockSupport.park(this);
}
} else {
current.blocked = false;
}
}
public void unlock() {
MCSBlockingNode current = LOCAL.get();
//// unlock before lock
if(current == null) return;
if (current.next == null) {
if (TAIL.compareAndSet(this, current, null)) {
LOCAL.remove();
return;
} else {
while (current.next == null) {}
}
}
//// 主动通知下一位同学
current.next.blocked = false;
LockSupport.unpark(current.next.thread);
current.next = null;
LOCAL.remove();
}
}