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在SMP架构下,CLH更具有优势。
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在NUMA架构下,如果当前节点与前驱节点不在同一CPU模块下,跨CPU模块会带来额外的系统开销,而MCS锁更适用于NUMA架构。
加锁逻辑
1.获取当前线程的锁节点,如果为空,则进行初始化;
2.同步方法获取链表的尾节点,并将当前节点置为尾节点,此时原来的尾节点为当前节点的前置节点。
3.如果尾节点为空,表示当前节点是第一个节点,直接加锁成功。
- 如果尾节点不为空,则基于前置节点的锁值(locked==true)进行自旋,直到前置节点的锁值变为false。
解锁逻辑
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获取当前线程对应的锁节点,如果节点为空或者锁值为false,则无需解锁,直接返回
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同步方法为尾节点赋空值,赋值不成功表示当前节点不是尾节点,则需要将当前节点的locked=false解锁节点。如果当前节点是尾节点,则无需为该节点设置。
public class CLHLock {
private final AtomicReference tail;
private final ThreadLocal myNode;
private final ThreadLocal myPred;
public CLHLock() {
tail = new AtomicReference<>(new Node());
myNode = ThreadLocal.withInitial(() -> new Node());
myPred = ThreadLocal.withInitial(() -> null);
}
public void lock(){
Node node = myNode.get();
node.locked = true;
Node pred = tail.getAndSet(node);
myPred.set(pred);
while (pred.locked){}
}
public void unLock(){
Node node = myNode.get();
node.locked=false;
myNode.set(myPred.get());
}
static class Node {
volatile boolean locked = false;
}
}
MCS锁
MSC与CLH最大的不同并不是链表是显示还是隐式,而是线程自旋的规则不同:CLH是在前趋结点的locked域上自旋等待,而MCS是在自己的结点的locked域上自旋等待。正因为如此,它解决了CLH在NUMA系统架构中获取locked域状态内存过远的问题 。
MCS锁具体实现规则:
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a. 队列初始化时没有结点,tail=null
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b. 线程A想要获取锁,将自己置于队尾,由于它是第一个结点,它的locked域为false
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c. 线程B和C相继加入队列,a->next=b,b->next=c,B和C没有获取锁,处于等待状态,所以locked域为true,尾指针指向线程C对应的结点
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d. 线程A释放锁后,顺着它的next指针找到了线程B,并把B的locked域设置为false,这一动作会触发线程B获取锁。
public class MCSLock {
private final AtomicReference tail;
private final ThreadLocal myNode;
public MCSLock() {
tail = new AtomicReference<>();
myNode = ThreadLocal.withInitial(() -> new Node());
}
public void lock() {
Node node = myNode.
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get();
Node pred = tail.getAndSet(node);
if (pred != null) {
node.locked = true;
pred.next = node;
while (node.locked) {
}
}
}
public void unLock() {
Node node = myNode.get();
if (node.next == null) {
if (tail.compareAndSet(node, null)) {
return;
}
while (node.next == null) {
}
}
node.next.locked = false;
node.next = null;
}
class Node {
volatile boolean locked = false;
Node next = null;
}
public static void main(String[] args) {
MCSLock lock = new MCSLock();
Runnable task = new Runnable() {