JAVA锁---------------------自旋锁

    参考:http://ifeve.com/java_lock_see1/  

    最近在看并发方面的知识,然后就看到锁这一块了,发现锁这一块的概念太多了,今天就简单的谈谈自旋锁。

一.自旋锁

  1. 概念:自旋锁就是当线程获取不到资源时,不是进入阻塞状态,而是让当前的线程不停的在执行空循环,直到循环条件被其他线程改变,进入临界区
  2. 实现
    package com.eden.coreLearn.thread.lock;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
    
    import org.junit.Test;
    
    /**
     * 自旋锁:就是拿不到锁的对象一直处于循环中,直到或得锁,退出循环<br>
     * 当前cocurrent包下面的原子操作类都用到了自旋锁,适用于占用锁时间很短的情况<br>
     * 自旋锁将当前线程不停的执行循环体,不进行线程状态的改变,所以响应速度快。但是<br>
     * 当线程数不停增加时,性能下降明显,因为每个线程都要执行,占用CPU时间。如果线程竞争不激烈<br>
     * 并且保持锁的时间段。适合使用自旋锁<br>
     * 自旋锁是非公平锁
     * 
     * @author eden.ding1991@gmail.com 2016年7月13日 下午9:09:37
     */
    public class SpinLock {
        private AtomicReference<Thread> sign = new AtomicReference<Thread>();
    
        public void lock() {
            Thread current = Thread.currentThread();
            //期望当前线程是null
            while (!sign.compareAndSet(null, current)) {
                //            System.out.println("####" + current.getName());
            }
        }
    
        public void unlock() {
            Thread current = Thread.currentThread();
            sign.compareAndSet(current, null);
        }
    
        @Test
        public void testSpinLock() throws InterruptedException {
            SpinLock lock = new SpinLock();
    
            Student student = new Student(lock);
    
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                new Thread(new SpinThread(student), i + "").start();
            }
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        }
    
        public class SpinThread implements Runnable {
    
    
            private Student student;
    
            public SpinThread(Student student) {
                this.student = student;
            }
    
            @Override
            public void run() {
                student.addAge();//加自旋锁
                //            student.addAge2();
            }
    
            public void setStudent(Student student) {
                this.student = student;
            }
    
        }
    
        public class Student {
            private volatile int age = 0;
    
            private String   name;
    
            private SpinLock lock;
    
            public Student(SpinLock lock) {
                this.lock = lock;
            }
    
            public void addAge2() {
                this.age++;
                System.out.println(String.format("age=%s", age));
            }
    
            public void addAge() {
                lock.lock();
                //            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                this.age = this.age + 1;
                System.out.println(String.format("age=%s", age));
                lock.unlock();
            }
    
            public int getAge() {
                return age;
            }
    
            public void setAge(int age) {
                this.age = age;
            }
    
            public String getName() {
                return name;
            }
    
            public void setName(String name) {
                this.name = name;
            }
    
        }
    
    }
    

  3. 如上,使用CAS原子操作,lock函数将owner设置为当前线程,并且预测原来的值为空,unlock函数将owner设置为空并且预测原来的值为当前线程
  4. 综上,可以看出,第一个线程持有锁时,预测原来的线程为null,即刚开始是没有线程持有锁的,预测正确,则将owner设置为当前线程,so 当前线程正常获得锁,第二个线程调用lock,预测当前线程为null,显然此时预测不对,while (!sign.compareAndSet(null, current))  (!sign.compareAndSet(null, current)) ,所以上述代码就会一直空跑循环,导致第二个线程无法往下执行(即无法进入临界区);直到第一个线程调用unlock,会将当前锁的owner改为null,此时第二个线程就会获得锁,进入临界区执行自己的代码
  5. 优点:由于自旋锁不改变线程的状态,所以线程的运行会比较快
  6. 缺点:也很明显,当线程数比较多时,会有较多的线程占用CPU空跑,影响其他线程获取CPU资源,导致系统性能下降
  7. 使用场景:锁竞争不激烈且占用锁的时间较短的场景,如jdk中的Atomic类
  8. 从上面代码实现可以看出,最先申请锁的线程不一定会最先获得锁,而是存在竞争的过程,具有随机性,所以上述自旋锁并不是公平锁(自选锁也有公平锁的实现,见下一节)


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