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java锁的种类以及辨析(一):自旋锁

发表于: 2014-09-12   作者:annan211   来源:转载   浏览次数:
摘要: Java的多线程安全是基于Lock机制(或者隐式锁synchronized)实现的,而Lock的性能往往不如人意。 原因是,monitorenter与monitorexit这两个控制多线程同步的bytecode原语,是JVM依赖操作系统互斥(mutex)来实现的。 互斥是一种会导致线程挂起,并在较短的时间内又需要重新调度回原线程的,较为消耗资源的操作。 为了优化Java的Lock机制,从
Java的多线程安全是基于Lock机制(或者隐式锁synchronized)实现的,而Lock的性能往往不如人意。 

原因是,monitorenter与monitorexit这两个控制多线程同步的bytecode原语,是JVM依赖操作系统互斥(mutex)来实现的。
互斥是一种会导致线程挂起,并在较短的时间内又需要重新调度回原线程的,较为消耗资源的操作。

为了优化Java的Lock机制,从Java6开始引入了轻量级锁的概念。

轻量级锁(Lightweight Locking)本意是为了减少多线程进入互斥的几率,并不是要替代互斥。
它利用了CPU原语Compare-And-Swap(CAS,汇编指令CMPXCHG),尝试在进入互斥前,进行补救。

这里先介绍第一种轻量级锁  自旋锁

自旋锁的原理是 让其他线程不断的循环等待着去用自身线程引用去加锁(当锁的竞争不大且,锁的时间段比较长的时候适用)

使用  AtomicReference 的方法 compareAndSet(V expect, V update):如果当前值 == 预期值,则以原子方式将该值设置为给定的更新值。

代码如下:
  class SpinLock {

	private AtomicReference<Thread> sign = new AtomicReference<Thread>();

	public void lock() {
		Thread current = Thread.currentThread();
		//System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " wait");
		while (!sign.compareAndSet(null, current)) {

		}
	}

	public void unlock() {
		Thread current = Thread.currentThread();
		sign.compareAndSet(current, null);
	}
}


实例如下:

  package thread;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

public class SpinLockTest {
	private static int count = 0;
	private static SpinLock spinLock = new SpinLock();
	/**
	 * @param args
	 */
	@SuppressWarnings("static-access")
	public static void main(String[] args) {

		for (int i = 0; i < 100000; i++) {
			Thread thread = new Thread(new Runnable(){
				@Override
				public void run() {
					spinLock.lock();
					count++;
					spinLock.unlock();
				}
			});
			thread.start();
		}
		System.out.println("here");
		try {
			Thread.currentThread().sleep(500);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println(count);
	}
}
/**
 * 自旋锁 让其他线程不断的循环等待着去用自身线程引用去加锁(当锁的竞争不大且,锁的时间段比较长的时候适用)。
 */
class SpinLock {

	private AtomicReference<Thread> sign = new AtomicReference<Thread>();

	public void lock() {
		Thread current = Thread.currentThread();
		//System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " wait");
		while (!sign.compareAndSet(null, current)) {

		}
	}

	public void unlock() {
		Thread current = Thread.currentThread();
		sign.compareAndSet(current, null);
	}
}


稍微面向对象点  是这样子的
package thread;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

public class SpinLockTest2 {

	static int count = 100;

	public static void main(String[] args) {
		final SplinLock lock = new SplinLock();
		for(int i=0;i<100;i++){
			new Thread(new ThreadDemo(lock)).start();
		}
		try {
			Thread.sleep(100);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println(count);
	}
}

class ThreadDemo implements Runnable{
	private SplinLock lock;
	public ThreadDemo(SplinLock lock){
		this.lock = lock;
	}
	@Override
	public void run() {
		lock.lock();
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---"+SpinLockTest2.count);
		SpinLockTest2.count--;
		lock.unlock();
	}
}


class SplinLock{

	private AtomicReference<Thread> reference = new AtomicReference<Thread>();

	public void lock(){
		Thread thread = Thread.currentThread();
		while(!reference.compareAndSet(null, thread)){

		}
	}

	public void unlock(){
		Thread thread = Thread.currentThread();
		reference.compareAndSet(thread, null);
	}

}

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