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當(dāng)前位置:首頁 > 公眾號精選 > 架構(gòu)師社區(qū)
[導(dǎo)讀]研究過AQS源碼的小伙伴們應(yīng)該知道,AQS是JUC的核心,而CLH鎖又是AQS的基礎(chǔ),說核心也不為過,因?yàn)锳QS就是用了變種的CLH鎖。如果要學(xué)好Java并發(fā)編程,那么必定要學(xué)好JUC;學(xué)好JUC,必定要先學(xué)好AQS;學(xué)好AQS,那么必定先學(xué)好CLH。因此,這就是我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)CLH鎖的原因。


1 什么是自旋鎖和互斥鎖?

由于CLH鎖是一種自旋鎖,那么我們先來看看自旋鎖是什么?

自旋鎖說白了也是一種互斥鎖,只不過沒有搶到鎖的線程會一直自旋等待鎖的釋放,處于busy-waiting的狀態(tài),此時(shí)等待鎖的線程不會進(jìn)入休眠狀態(tài),而是一直忙等待浪費(fèi)CPU周期。因此自旋鎖適用于鎖占用時(shí)間短的場合。

這里談到了自旋鎖,那么我們也順便說下互斥鎖。這里的互斥鎖說的是傳統(tǒng)意義的互斥鎖,就是多個(gè)線程并發(fā)競爭鎖的時(shí)候,沒有搶到鎖的線程會進(jìn)入休眠狀態(tài)即sleep-waiting,當(dāng)鎖被釋放的時(shí)候,處于休眠狀態(tài)的一個(gè)線程會再次獲取到鎖。缺點(diǎn)就是這一些列過程需要線程切換,需要執(zhí)行很多CPU指令,同樣需要時(shí)間。如果CPU執(zhí)行線程切換的時(shí)間比鎖占用的時(shí)間還長,那么可能還不如使用自旋鎖。因此互斥鎖適用于鎖占用時(shí)間長的場合。

2 什么是CLH鎖?

CLH鎖其實(shí)就是一種是基于邏輯隊(duì)列非線程饑餓的一種自旋公平鎖,由于是 Craig、Landin 和 Hagersten三位大佬的發(fā)明,因此命名為CLH鎖。

CLH鎖原理如下:

  1. 首先有一個(gè)尾節(jié)點(diǎn)指針,通過這個(gè)尾結(jié)點(diǎn)指針來構(gòu)建等待線程的邏輯隊(duì)列,因此能確保線程線程先到先服務(wù)的公平性,因此尾指針可以說是構(gòu)建邏輯隊(duì)列的橋梁;此外這個(gè)尾節(jié)點(diǎn)指針是原子引用類型,避免了多線程并發(fā)操作的線程安全性問題;
  2. 通過等待鎖的每個(gè)線程在自己的某個(gè)變量上自旋等待,這個(gè)變量將由前一個(gè)線程寫入。由于某個(gè)線程獲取鎖操作時(shí)總是通過尾節(jié)點(diǎn)指針獲取到前一線程寫入的變量,而尾節(jié)點(diǎn)指針又是原子引用類型,因此確保了這個(gè)變量獲取出來總是線程安全的。

這么說肯定很抽象,有些小伙伴可能不理解,沒關(guān)系,我們心中可以有個(gè)概念即可,后面我們會一步一圖來徹徹底底把CLH鎖弄明白。

3 為什么要學(xué)習(xí)CLH鎖?

好了,前面我們對CLH鎖有了一個(gè)概念后,那么我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)CLH鎖呢?

研究過AQS源碼的小伙伴們應(yīng)該知道,AQS是JUC的核心,而CLH鎖又是AQS的基礎(chǔ),說核心也不為過,因?yàn)锳QS就是用了變種的CLH鎖。如果要學(xué)好Java并發(fā)編程,那么必定要學(xué)好JUC;學(xué)好JUC,必定要先學(xué)好AQS;學(xué)好AQS,那么必定先學(xué)好CLH。因此,這就是我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)CLH鎖的原因。

4 CLH鎖詳解

那么,下面我們先來看CLH鎖實(shí)現(xiàn)代碼,然后通過一步一圖來詳解CLH鎖。

//?CLHLock.java

public?class?CLHLock?{
????/**
?????*?CLH鎖節(jié)點(diǎn)
?????*/

????private?static?class?CLHNode?{
????????//?鎖狀態(tài):默認(rèn)為false,表示線程沒有獲取到鎖;true表示線程獲取到鎖或正在等待
????????//?為了保證locked狀態(tài)是線程間可見的,因此用volatile關(guān)鍵字修飾
????????volatile?boolean?locked?=?false;
????}
????//?尾結(jié)點(diǎn),總是指向最后一個(gè)CLHNode節(jié)點(diǎn)
????//?【注意】這里用了java的原子系列之AtomicReference,能保證原子更新
????private?final?AtomicReference?tailNode;
????//?當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的前繼節(jié)點(diǎn)
????private?final?ThreadLocal?predNode;
????//?當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
????private?final?ThreadLocal?curNode;

????//?CLHLock構(gòu)造函數(shù),用于新建CLH鎖節(jié)點(diǎn)時(shí)做一些初始化邏輯
????public?CLHLock()?{
????????//?初始化時(shí)尾結(jié)點(diǎn)指向一個(gè)空的CLH節(jié)點(diǎn)
????????tailNode?=?new?AtomicReference<>(new?CLHNode());
????????//?初始化當(dāng)前的CLH節(jié)點(diǎn)
????????curNode?=?new?ThreadLocal()?{
????????????@Override
????????????protected?CLHNode?initialValue()?{
????????????????return?new?CLHNode();
????????????}
????????};
????????//?初始化前繼節(jié)點(diǎn),注意此時(shí)前繼節(jié)點(diǎn)沒有存儲CLHNode對象,存儲的是null
????????predNode?=?new?ThreadLocal();
????}

????/**
?????*?獲取鎖
?????*/

????public?void?lock()?{
????????//?取出當(dāng)前線程ThreadLocal存儲的當(dāng)前節(jié)點(diǎn),初始化值總是一個(gè)新建的CLHNode,locked狀態(tài)為false。
????????CLHNode?currNode?=?curNode.get();
????????//?此時(shí)把lock狀態(tài)置為true,表示一個(gè)有效狀態(tài),
????????//?即獲取到了鎖或正在等待鎖的狀態(tài)
????????currNode.locked?=?true;
????????//?當(dāng)一個(gè)線程到來時(shí),總是將尾結(jié)點(diǎn)取出來賦值給當(dāng)前線程的前繼節(jié)點(diǎn);
????????//?然后再把當(dāng)前線程的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)賦值給尾節(jié)點(diǎn)
????????//?【注意】在多線程并發(fā)情況下,這里通過AtomicReference類能防止并發(fā)問題
????????//?【注意】哪個(gè)線程先執(zhí)行到這里就會先執(zhí)行predNode.set(preNode);語句,因此構(gòu)建了一條邏輯線程等待鏈
????????//?這條鏈避免了線程饑餓現(xiàn)象發(fā)生
????????CLHNode?preNode?=?tailNode.getAndSet(currNode);
????????//?將剛獲取的尾結(jié)點(diǎn)(前一線程的當(dāng)前節(jié)點(diǎn))付給當(dāng)前線程的前繼節(jié)點(diǎn)ThreadLocal
????????//?【思考】這句代碼也可以去掉嗎,如果去掉有影響嗎?
????????predNode.set(preNode);
????????//?【1】若前繼節(jié)點(diǎn)的locked狀態(tài)為false,則表示獲取到了鎖,不用自旋等待;
????????//?【2】若前繼節(jié)點(diǎn)的locked狀態(tài)為true,則表示前一線程獲取到了鎖或者正在等待,自旋等待
????????while?(preNode.locked)?{
????????????System.out.println("線程"?+?Thread.currentThread().getName()?+?"沒能獲取到鎖,進(jìn)行自旋等待。。。");
????????}
????????//?能執(zhí)行到這里,說明當(dāng)前線程獲取到了鎖
????????System.out.println("線程"?+?Thread.currentThread().getName()?+?"獲取到了鎖?。?!");
????}

????/**
?????*?釋放鎖
?????*/

????public?void?unLock()?{
????????//?獲取當(dāng)前線程的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
????????CLHNode?node?=?curNode.get();
????????//?進(jìn)行解鎖操作
????????//?這里將locked至為false,此時(shí)執(zhí)行了lock方法正在自旋等待的后繼節(jié)點(diǎn)將會獲取到鎖
????????//?【注意】而不是所有正在自旋等待的線程去并發(fā)競爭鎖
????????node.locked?=?false;
????????System.out.println("線程"?+?Thread.currentThread().getName()?+?"釋放了鎖!??!");
????????//?小伙伴們可以思考下,下面兩句代碼的作用是什么??
????????CLHNode?newCurNode?=?new?CLHNode();
????????curNode.set(newCurNode);

????????//?【優(yōu)化】能提高GC效率和節(jié)省內(nèi)存空間,請思考:這是為什么?
????????//?curNode.set(predNode.get());
????}
}

4.1 CLH鎖的初始化邏輯

通過上面代碼,我們縷一縷CLH鎖的初始化邏輯先:

  1. 定義了一個(gè) CLHNode節(jié)點(diǎn),里面有一個(gè) locked屬性,表示線程線程是否獲得鎖,默認(rèn)為 falsefalse表示線程沒有獲取到鎖或已經(jīng)釋放鎖; true表示線程獲取到了鎖或者正在自旋等待。

注意,為了保證locked屬性線程間可見,該屬性被volatile修飾。

  1. CLHLock有三個(gè)重要的成員變量尾節(jié)點(diǎn)指針 tailNode,當(dāng)前線程的前繼節(jié)點(diǎn) preNode和當(dāng)前節(jié)點(diǎn) curNode。其中 tailNodeAtomicReference類型,目的是為了保證尾節(jié)點(diǎn)的線程安全性;此外, preNodecurNode都是 ThreadLocal類型即線程本地變量類型,用來保存每個(gè)線程的前繼 CLHNode和當(dāng)前 CLHNode節(jié)點(diǎn)。
  2. 最重要的是我們新建一把 CLHLock對象時(shí),此時(shí)會執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)里面的初始化邏輯。此時(shí)給尾指針 tailNode和當(dāng)前節(jié)點(diǎn) curNode初始化一個(gè) locked狀態(tài)為 falseCLHNode節(jié)點(diǎn),此時(shí)前繼節(jié)點(diǎn) preNode存儲的是 null。

4.2 CLH鎖的加鎖過程

我們再來看看CLH鎖的加鎖過程,下面再貼一遍加鎖lock方法的代碼:

//?CLHLock.java

/**
?*?獲取鎖
?*/

public?void?lock()?{
????//?取出當(dāng)前線程ThreadLocal存儲的當(dāng)前節(jié)點(diǎn),初始化值總是一個(gè)新建的CLHNode,locked狀態(tài)為false。
????CLHNode?currNode?=?curNode.get();
????//?此時(shí)把lock狀態(tài)置為true,表示一個(gè)有效狀態(tài),
????//?即獲取到了鎖或正在等待鎖的狀態(tài)
????currNode.locked?=?true;
????//?當(dāng)一個(gè)線程到來時(shí),總是將尾結(jié)點(diǎn)取出來賦值給當(dāng)前線程的前繼節(jié)點(diǎn);
????//?然后再把當(dāng)前線程的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)賦值給尾節(jié)點(diǎn)
????//?【注意】在多線程并發(fā)情況下,這里通過AtomicReference類能防止并發(fā)問題
????//?【注意】哪個(gè)線程先執(zhí)行到這里就會先執(zhí)行predNode.set(preNode);語句,因此構(gòu)建了一條邏輯線程等待鏈
????//?這條鏈避免了線程饑餓現(xiàn)象發(fā)生
????CLHNode?preNode?=?tailNode.getAndSet(currNode);
????//?將剛獲取的尾結(jié)點(diǎn)(前一線程的當(dāng)前節(jié)點(diǎn))付給當(dāng)前線程的前繼節(jié)點(diǎn)ThreadLocal
????//?【思考】這句代碼也可以去掉嗎,如果去掉有影響嗎?
????predNode.set(preNode);
????//?【1】若前繼節(jié)點(diǎn)的locked狀態(tài)為false,則表示獲取到了鎖,不用自旋等待;
????//?【2】若前繼節(jié)點(diǎn)的locked狀態(tài)為true,則表示前一線程獲取到了鎖或者正在等待,自旋等待
????while?(preNode.locked)?{
????????try?{
????????????Thread.sleep(1000);
????????}?catch?(Exception?e)?{

????????}
????????System.out.println("線程"?+?Thread.currentThread().getName()?+?"沒能獲取到鎖,進(jìn)行自旋等待。。。");
????}
????//?能執(zhí)行到這里,說明當(dāng)前線程獲取到了鎖
????System.out.println("線程"?+?Thread.currentThread().getName()?+?"獲取到了鎖!!!");
}

雖然代碼的注釋已經(jīng)很詳細(xì),我們還是縷一縷線程加鎖的過程:

  1. 首先獲得當(dāng)前線程的當(dāng)前節(jié)點(diǎn) curNode,這里每次獲取的 CLHNode節(jié)點(diǎn)的 locked狀態(tài)都為 false;
  2. 然后將當(dāng)前 CLHNode節(jié)點(diǎn)的 locked狀態(tài)賦值為 true,表示當(dāng)前線程的一種有效狀態(tài),即獲取到了鎖或正在等待鎖的狀態(tài);
  3. 因?yàn)槲仓羔? tailNode的總是指向了前一個(gè)線程的 CLHNode節(jié)點(diǎn),因此這里利用尾指針 tailNode取出前一個(gè)線程的 CLHNode節(jié)點(diǎn),然后賦值給當(dāng)前線程的前繼節(jié)點(diǎn) predNode,并且將尾指針重新指向最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)即當(dāng)前線程的當(dāng)前 CLHNode節(jié)點(diǎn),以便下一個(gè)線程到來時(shí)使用;
  4. 根據(jù)前繼節(jié)點(diǎn)(前一個(gè)線程)的 locked狀態(tài)判斷,若 lockedfalse,則說明前一個(gè)線程釋放了鎖,當(dāng)前線程即可獲得鎖,不用自旋等待;若前繼節(jié)點(diǎn)的locked狀態(tài)為true,則表示前一線程獲取到了鎖或者正在等待,自旋等待。

為了更通俗易懂,我們用一個(gè)圖來說明。

**假如有這么一個(gè)場景:**有四個(gè)并發(fā)線程同時(shí)啟動執(zhí)行l(wèi)ock操作,假如四個(gè)線程的實(shí)際執(zhí)行順序?yàn)椋簍hreadA<--threadB<--threadC<--threadD

第一步,線程A過來,執(zhí)行了lock操作,獲得了鎖,此時(shí)locked狀態(tài)為true,如下圖:

AQS基礎(chǔ):多圖詳解CLH鎖的原理與實(shí)現(xiàn)

第二步,線程B過來,執(zhí)行了lock操作,由于線程A還未釋放鎖,此時(shí)自旋等待,locked狀態(tài)也為true,如下圖:AQS基礎(chǔ):多圖詳解CLH鎖的原理與實(shí)現(xiàn)第三步,線程C過來,執(zhí)行了lock操作,由于線程B處于自旋等待,此時(shí)線程C也自旋等待(因此CLH鎖是公平鎖),locked狀態(tài)也為true,如下圖:AQS基礎(chǔ):多圖詳解CLH鎖的原理與實(shí)現(xiàn)第四步,線程D過來,執(zhí)行了lock操作,由于線程C處于自旋等待,此時(shí)線程D也自旋等待,locked狀態(tài)也為true,如下圖:AQS基礎(chǔ):多圖詳解CLH鎖的原理與實(shí)現(xiàn)

這就是多個(gè)線程并發(fā)加鎖的一個(gè)過程圖解,當(dāng)前線程只要判斷前一線程的locked狀態(tài)如果是true,那么則說明前一線程要么拿到了鎖,要么也處于自旋等待狀態(tài),所以自己也要自旋等待。而尾指針tailNode總是指向最后一個(gè)線程的CLHNode節(jié)點(diǎn)。

4.3 CLH鎖的釋放鎖過程

前面用圖解結(jié)合代碼說明了CLH鎖的加鎖過程,那么,CLH鎖的釋放鎖的過程又是怎樣的呢?同樣,我們先貼下釋放鎖的代碼:

//?CLHLock.java

/**
?*?釋放鎖
?*/

public?void?unLock()?{
????//?獲取當(dāng)前線程的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
????CLHNode?node?=?curNode.get();
????//?進(jìn)行解鎖操作
????//?這里將locked至為false,此時(shí)執(zhí)行了lock方法正在自旋等待的后繼節(jié)點(diǎn)將會獲取到鎖
????//?【注意】而不是所有正在自旋等待的線程去并發(fā)競爭鎖
????node.locked?=?false;
????System.out.println("線程"?+?Thread.currentThread().getName()?+?"釋放了鎖?。?!");
????//?小伙伴們可以思考下,下面兩句代碼的作用是什么???
????CLHNode?newCurNode?=?new?CLHNode();
????curNode.set(newCurNode);

????//?【優(yōu)化】能提高GC效率和節(jié)省內(nèi)存空間,請思考:這是為什么?
????//?curNode.set(predNode.get());
}

可以看到釋放CLH鎖的過程代碼比加鎖簡單多了,下面同樣縷一縷:

  1. 首先從當(dāng)前線程的線程本地變量中獲取出當(dāng)前 CLHNode節(jié)點(diǎn),同時(shí)這個(gè) CLHNode節(jié)點(diǎn)被后面一個(gè)線程的 preNode變量指向著;
  2. 然后將 locked狀態(tài)置為 false即釋放了鎖;

注意:locked因?yàn)楸?code style="box-sizing: border-box;font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;font-size: 14px;overflow-wrap: break-word;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px;color: rgb(53, 179, 120);background-color: rgba(27, 31, 35, 0.05);word-break: break-all;">volitile關(guān)鍵字修飾,此時(shí)后面自旋等待的線程的局部變量preNode.locked也為false,因此后面自旋等待的線程結(jié)束while循環(huán)即結(jié)束自旋等待,此時(shí)也獲取到了鎖。這一步驟也在異步進(jìn)行著。

  1. 然后給當(dāng)前線程的表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的線程本地變量重新賦值為一個(gè)新的 CLHNode。

思考:這一步看上去是多余的,其實(shí)并不是。請思考下為什么這么做?我們后續(xù)會繼續(xù)深入講解。

我們還是用一個(gè)圖來說說明CLH鎖釋放鎖的場景,接著前面四個(gè)線程加鎖的場景,假如這四個(gè)線程加鎖后,線程A開始釋放鎖,此時(shí)線程B獲取到鎖,結(jié)束自旋等待,然后線程C和線程D仍然自旋等待,如下圖:AQS基礎(chǔ):多圖詳解CLH鎖的原理與實(shí)現(xiàn)以此類推,線程B釋放鎖的過程也跟上圖類似,這里不再贅述。

4.4 同個(gè)線程加鎖釋放鎖再次正常獲取鎖

在前面4.3小節(jié)講到釋放鎖unLock方法中有下面兩句代碼:

??CLHNode?newCurNode?=?new?CLHNode();
??curNode.set(newCurNode);

這兩句代碼的作用是什么?這里先直接說結(jié)果:若沒有這兩句代碼,若同個(gè)線程加鎖釋放鎖后,然后再次執(zhí)行加鎖操作,這個(gè)線程就會陷入自旋等待的狀態(tài)。這是為啥,可能有些下伙伴也沒明白,勁越也是搞了蠻久才搞明白,嘿嘿。

下面我們同樣通過一步一圖的形式來分析這兩句代碼的作用。假如有下面這樣一個(gè)場景:線程A獲取到了鎖,然后釋放鎖,然后再次獲取鎖。

第一步:?線程A執(zhí)行了lock操作,獲取到了鎖,如下圖:AQS基礎(chǔ):多圖詳解CLH鎖的原理與實(shí)現(xiàn)

上圖的加鎖操作中,線程A的當(dāng)前CLHNode節(jié)點(diǎn)的locked狀態(tài)被置為true;然后tailNode指針指向了當(dāng)前線程的當(dāng)前節(jié)點(diǎn);最后因?yàn)榍袄^節(jié)點(diǎn)的locked狀態(tài)為false,不用自旋等待,因此獲得了鎖。

第二步:?線程A執(zhí)行了unLock操作,釋放了鎖,如下圖:AQS基礎(chǔ):多圖詳解CLH鎖的原理與實(shí)現(xiàn)

上圖的釋放鎖操作中,線程A的當(dāng)前CLHNode節(jié)點(diǎn)的locked狀態(tài)被置為false,表示釋放了鎖;然后新建了一個(gè)新的CLHNode節(jié)點(diǎn)newCurNode,線程A的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)線程本地變量值重新指向了newCurNode節(jié)點(diǎn)對象。

第三步:?線程A再次執(zhí)行l(wèi)ock操作,重新獲得鎖,如下圖:

AQS基礎(chǔ):多圖詳解CLH鎖的原理與實(shí)現(xiàn)

上圖的再次獲取鎖操作中,首先將線程A的當(dāng)前CLHNode節(jié)點(diǎn)的locked狀態(tài)置為true;然后首先通過tailNode尾指針獲取到前繼節(jié)點(diǎn)即第一,二步中的curNode對象,然后線程A的前繼節(jié)點(diǎn)線程本地變量的值重新指向了重新指向了curNode對象;然后tailNode尾指針重新指向了新創(chuàng)建的CLHNode節(jié)點(diǎn)newCurNode對象。最后因?yàn)榍袄^節(jié)點(diǎn)的locked狀態(tài)為false,不用自旋等待,因此獲得了鎖。

擴(kuò)展:?注意到以上圖片的preNode對象此時(shí)沒有任何引用,所以當(dāng)下一次會被GC掉。前面是通過每次執(zhí)行unLock操作都新建一個(gè)新的CLHNode節(jié)點(diǎn)對象newCurNode,然后讓線程A的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)線程本地變量值重新指向newCurNode。因此這里完全不用重新創(chuàng)建新的CLHNode節(jié)點(diǎn)對象,可以通過curNode.set(predNode.get());這句代碼進(jìn)行優(yōu)化,提高GC效率和節(jié)省內(nèi)存空間。

4.5 考慮同個(gè)線程加鎖釋放鎖再次獲取鎖異常的情況

現(xiàn)在我們把unLock方法的CLHNode newCurNode = new CLHNode();curNode.set(newCurNode);這兩句代碼注釋掉,變成了下面這樣:

//?CLHLock.java

public?void?unLock()?{
????CLHNode?node?=?curNode.get();
????node.locked?=?false;
????System.out.println("線程"?+?Thread.currentThread().getName()?+?"釋放了鎖?。。?);
????/*CLHNode?newCurNode?=?new?CLHNode();
????curNode.set(newCurNode);*/

}

那么結(jié)果就是線程A通過加鎖,釋放鎖后,再次獲取鎖時(shí)就會陷入自旋等待的狀態(tài),這又是為什么呢?我們下面來詳細(xì)分析。

第一步:?線程A執(zhí)行了lock操作,獲取到了鎖,如下圖:AQS基礎(chǔ):多圖詳解CLH鎖的原理與實(shí)現(xiàn)

上圖的加鎖操作中,線程A的當(dāng)前CLHNode節(jié)點(diǎn)的locked狀態(tài)被置為true;然后tailNode指針指向了當(dāng)前線程的當(dāng)前節(jié)點(diǎn);最后因?yàn)榍袄^節(jié)點(diǎn)的locked狀態(tài)為false,不用自旋等待,因此獲得了鎖。這一步?jīng)]有什么異常。

第二步:?線程A執(zhí)行了unLock操作,釋放了鎖,如下圖:

AQS基礎(chǔ):多圖詳解CLH鎖的原理與實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在已經(jīng)把unLock方法的CLHNode newCurNode = new CLHNode();curNode.set(newCurNode);這兩句代碼注釋掉了,因此上圖的變化就是線程A的當(dāng)前CLHNode節(jié)點(diǎn)的locked狀態(tài)置為false即!可。

第三步:?線程A再次執(zhí)行l(wèi)ock操作,此時(shí)會陷入一直自旋等待的狀態(tài),如下圖:AQS基礎(chǔ):多圖詳解CLH鎖的原理與實(shí)現(xiàn)通過上圖對線程A再次獲取鎖的lock方法的每一句代碼進(jìn)行分析,得知雖然第二步中將線程A的當(dāng)前CLHNodelocked狀態(tài)置為false了,但是在第三步線程A再次獲取鎖的過程中,將當(dāng)前CLHNodelocked狀態(tài)又置為true了,且尾指針tailNode指向的依然還是線程A的當(dāng)前當(dāng)前CLHNode節(jié)點(diǎn)。又因?yàn)槊看味际菍⑽仓羔?code style="box-sizing: border-box;font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;font-size: 14px;overflow-wrap: break-word;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px;color: rgb(53, 179, 120);background-color: rgba(27, 31, 35, 0.05);word-break: break-all;">tailNode指向的CLHNode節(jié)點(diǎn)取出來給當(dāng)前線程的前繼CLHNode節(jié)點(diǎn),之后執(zhí)行while(predNode.locked) {}語句時(shí),此時(shí)因?yàn)?code style="box-sizing: border-box;font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;font-size: 14px;overflow-wrap: break-word;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px;color: rgb(53, 179, 120);background-color: rgba(27, 31, 35, 0.05);word-break: break-all;">predNode.locked = true,因此線程A就永遠(yuǎn)自旋等待了。

5 測試CLH鎖

下面我們通過一個(gè)Demo來測試前面代碼實(shí)現(xiàn)的CLH鎖是否能正常工作,直接上測試代碼:

//?CLHLockTest.java

/**
?*?用來測試CLHLocke生不生效
?*
?*?定義一個(gè)靜態(tài)成員變量cnt,然后開10個(gè)線程跑起來,看能是否會有線程安全問題
?*/

public?class?CLHLockTest?{
????private?static?int?cnt?=?0;

????public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{
????????final?CLHLock?lock?=?new?CLHLock();

????????for?(int?i?=?0;?i?100;?i++)?{
????????????new?Thread(()?->?{
????????????????lock.lock();

????????????????cnt++;

????????????????lock.unLock();
????????????}).start();
????????}
????????//?讓main線程休眠10秒,確保其他線程全部執(zhí)行完
????????Thread.sleep(10000);
????????System.out.println();
????????System.out.println("cnt----------->>>"?+?cnt);

????}
}

下面附運(yùn)行結(jié)果截圖:AQS基礎(chǔ):多圖詳解CLH鎖的原理與實(shí)現(xiàn)

PS:?這里為了截圖全面,因此只開了10個(gè)線程。經(jīng)過勁越測試,開100個(gè)線程,1000個(gè)線程也不會存在線程安全問題。

6 小結(jié)

好了,前面我們通過多圖詳細(xì)說明了CLH鎖的原理與實(shí)現(xiàn),那么我們再對前面的知識進(jìn)行一次小結(jié):

  1. 首先我們學(xué)習(xí)了自旋鎖和互斥鎖的概念與區(qū)別;
  2. 然后我們學(xué)習(xí)了什么是CLH鎖以及為什么要學(xué)習(xí)CLH鎖;
  3. 最后我們通過圖示+代碼實(shí)現(xiàn)的方式來學(xué)習(xí)CLH鎖的原理,從而為學(xué)習(xí)后面的AQS打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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