前言

鎖作為并發(fā)共享數(shù)據(jù)，保證一致性的工具，在JAVA平臺(tái)有多種實(shí)現(xiàn)(如 synchronized 和 ReentrantLock等等 ) 。這些已經(jīng)寫好提供的鎖為我們開發(fā)提供了便利。

在之前的文章《一文徹底搞懂面試中常問(wèn)的各種“鎖” 》中介紹了Java中的各種“鎖”，可能對(duì)于不是很了解這些概念的同學(xué)來(lái)說(shuō)會(huì)覺得有點(diǎn)繞，所以我決定拆分出來(lái)，逐步詳細(xì)的介紹一下這些鎖的來(lái)龍去脈，那么這篇文章就先來(lái)會(huì)一會(huì)“自旋鎖”。

正文

出現(xiàn)原因

在我們的程序中，如果存在著大量的互斥同步代碼，當(dāng)出現(xiàn)高并發(fā)的時(shí)候，系統(tǒng)內(nèi)核態(tài)就需要不斷的去掛起線程和恢復(fù)線程，頻繁的此類操作會(huì)對(duì)我們系統(tǒng)的并發(fā)性能有一定影響。同時(shí)聰明的JVM開發(fā)團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn)，在程序的執(zhí)行過(guò)程中鎖定“共享資源“的時(shí)間片是極短的，如果僅僅是為了這點(diǎn)時(shí)間而去不斷掛起、恢復(fù)線程的話，消耗的時(shí)間可能會(huì)更長(zhǎng)，那就“撿了芝麻丟了西瓜”了。

而在一個(gè)多核的機(jī)器中，多個(gè)線程是可以并行執(zhí)行的。如果當(dāng)后面請(qǐng)求鎖的線程沒拿到鎖的時(shí)候，不掛起線程，而是繼續(xù)占用處理器的執(zhí)行時(shí)間，讓當(dāng)前線程執(zhí)行一個(gè)忙循環(huán)（自旋操作），也就是不斷在盯著持有鎖的線程是否已經(jīng)釋放鎖，那么這就是傳說(shuō)中的自旋鎖了。

自旋鎖開啟

雖然在JDK1.4.2的時(shí)候就引入了自旋鎖，但是需要使用“-XX:+UseSpinning”參數(shù)來(lái)開啟。在到了JDK1.6以后，就已經(jīng)是默認(rèn)開啟了。下面我們自己來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于CAS的簡(jiǎn)易版自旋鎖。

public class SimpleSpinningLock {

 /**
 * 持有鎖的線程，null表示鎖未被線程持有
 */
 private AtomicReference<Thread> ref = new AtomicReference<>();

 public void lock(){
 Thread currentThread = Thread.currentThread();
 while(!ref.compareAndSet(null, currentThread)){
  //當(dāng)ref為null的時(shí)候compareAndSet返回true，反之為false
  //通過(guò)循環(huán)不斷的自旋判斷鎖是否被其他線程持有
 }
 }

 public void unLock() {
 Thread cur = Thread.currentThread();
 if(ref.get() != cur){
  //exception ...
 }
 ref.set(null);
 }
}

簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單幾行代碼就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)陋的自旋鎖，下面我們來(lái)測(cè)試一下

public class TestLock {

 static int count = 0;

 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);
 CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(100);
 SimpleSpinningLock simpleSpinningLock = new SimpleSpinningLock();
 for (int i = 0 ; i < 100 ; i++){
  executorService.execute(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
   simpleSpinningLock.lock();
   ++count;
   simpleSpinningLock.unLock();
   countDownLatch.countDown();
  }
  });

 }
 countDownLatch.await();
 System.out.println(count);
 }
}

// 多次執(zhí)行輸出均為：100 ，實(shí)現(xiàn)了鎖的基本功能

通過(guò)上面的代碼可以看出，自旋就是在循環(huán)判斷條件是否滿足，那么會(huì)有什么問(wèn)題嗎？如果鎖被占用很長(zhǎng)時(shí)間的話，自旋的線程等待的時(shí)間也會(huì)變長(zhǎng)，白白浪費(fèi)掉處理器資源。因此在JDK中，自旋操作默認(rèn)10次，我們可以通過(guò)參數(shù)“-XX:PreBlockSpin”來(lái)設(shè)置，當(dāng)超過(guò)來(lái)此參數(shù)的值，則會(huì)使用傳統(tǒng)的線程掛起方式來(lái)等待鎖釋放。

自適應(yīng)自旋鎖

隨著JDK的更新，在1.6的時(shí)候，又出現(xiàn)了一個(gè)叫做“自適應(yīng)自旋鎖”的玩意。它的出現(xiàn)使得自旋操作變得聰明起來(lái)，不再跟之前一樣死板。所謂的“自適應(yīng)”意味著對(duì)于同一個(gè)鎖對(duì)象，線程的自旋時(shí)間是根據(jù)上一個(gè)持有該鎖的線程的自旋時(shí)間以及狀態(tài)來(lái)確定的。例如對(duì)于A鎖對(duì)象來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)線程剛剛通過(guò)自旋獲得到了鎖，并且該線程也在運(yùn)行中，那么JVM會(huì)認(rèn)為此次自旋操作也是有很大的機(jī)會(huì)可以拿到鎖，因此它會(huì)讓自旋的時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)。但是如果對(duì)于B鎖對(duì)象自旋操作很少成功的話，JVM甚至可能直接忽略自旋操作。因此，自適應(yīng)自旋鎖是一個(gè)更加智能，對(duì)我們的業(yè)務(wù)性能更加友好的一個(gè)鎖。

結(jié)語(yǔ)

本來(lái)想著在一篇文章里面把“自旋鎖”，“鎖消除”，“鎖粗化”等一些鎖優(yōu)化的概念都介紹完成的，但是發(fā)現(xiàn)可能篇幅會(huì)比較大，對(duì)于沒怎么接觸過(guò)這一塊的同學(xué)來(lái)說(shuō)理解起來(lái)會(huì)比較吃力，所以決定分開多個(gè)章節(jié)介紹，希望大家都不懂的地方可以多看幾遍，慢慢體會(huì)，相信你會(huì)有所收獲的。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。