MCS锁和CLH锁

CLH锁：自旋锁，在上一个节点上等待，先上代码：

public class CLHLock {
    /**
     * 保证原子性操作
     *
     */
    private AtomicReference<Node> tail = new AtomicReference<>(new Node());
    /**
     * 每个线程的节点变量不同
     *
     */
    private ThreadLocal<Node> current = ThreadLocal.withInitial(() -> new Node());
    /**
     * 记录前驱节点，并且复用此节点来防止死锁：
     * 假设不使用该节点的话，有T1，T2两个线程，T1先lock成功，然后T2调用lock()时会
     * 自旋在T1的节点的locked字段上，如果当T1线程unlock()之后，（T2还没获取到CPU时间片），
     * T1再次调用lock()，因为此时tail的值是T2线程的节点，其locked值为true，所以T1自旋等待
     * T2释放锁，而此时的T2还在等T1释放锁，这就造成了死锁。
     *
     */
    private ThreadLocal<Node> pred = new ThreadLocal<>();

    public void lock() {
        Node node = current.get();
        node.locked = true;
        // 将tail设置为当前线程的节点，并获取到上一个节点，此操作为原子性操作
        Node preNode = tail.getAndSet(node);
        pred.set(preNode);
        // 在前驱节点的locked字段上忙等待
        while (preNode.locked);

    }


    public void unlock() {
        Node node = current.get();
        // 将当前线程节点的locked属性设置为false，使下一个节点成功获取锁
        node.locked = false;
        current.set(pred.get());
    }




    static class Node{
        volatile boolean locked;
    }
}

 

 

注意它的实例变量，tail为一个原子引用，所以在它上的操作都是原子性操作，它是所有线程共享的变量，与后面的两个变量区分开，current是线程本地变量，它的值都和当前线程有关。current记录的是当前线程的锁情况。

加锁时，现将current的locked属性设置为true，表示当前线程需要获取锁，然后将tail中的值设置为当前线程节点，getAndSet方法设置新值并返回之前的值，这样每个线程节点之间就有一条隐形的”链“关联着，像一个链表。最后在上一个节点的locked属性上自旋等待。

解锁时，只需把当前节点的locked属性设置为false，这样紧接着的后面一个的线程就会成功的获取锁。

 

MCS锁：

public class MCSLock {
    AtomicReference<Node> tail = new AtomicReference<>();
    ThreadLocal<Node> current = ThreadLocal.withInitial(() -> new Node());


    public void lock() {
        Node node = current.get();
        Node pred = tail.getAndSet(node);
        // pred的初始值为null，所以第一个加锁线程，直接跳过判断，加锁成功
        // tail中记录的是当前线程的节点
        if (pred != null) {
            pred.next = node;
            while (node.locked);
        }

    }

    public void unlock() {
        Node node = current.get();
        if (node.next == null) {
            // 如果设置成功，说明在此之前没有线程进行lock操作，直接return即可；
            // 如果失败，则说明在此之前有线程进行lock操作，需要自旋等待那个线程将自身节点设置为本线程节点的next，
            // 然后进行后面的操作。
            if (tail.compareAndSet(node, null))
                return;
            while (node.next == null);
        }
        // 通知下一个线程，使下一个线程加锁成功
        node.next.locked = false;
        // 解锁后需要将节点之间的关联断开，否则会产生内存泄露
        node.next = null;
    }


    static class Node{
        volatile boolean locked = true;
        volatile Node next;
    }

}

 

CLH和MCS锁都是自旋锁，公平锁（保证FIFO），独占锁，并且是不可重入锁。他们两的名字都是发明者的名字的缩写。