MCS锁简介

最新推荐文章于 2025-02-26 09:57:02 发布

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#数据结构与算法 #python #java

本文深入解析MCS锁的实现原理及Java代码实现。MCS锁由发明者姓名首字母命名，其特点在于节点自身判断是否获取锁。文章通过对比CLH锁，详细介绍了MCS锁的lock与unlock方法，并解释了等待队列的实现方式。

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概述

上一篇分析了CLH锁，这篇分析一下MCS锁。如果没有看过上一篇的话，建议先看一下 CLH锁简介，本篇是在上一篇的基础上做了简单的描述。

简述

MCS 的名字也是由发明人的名字字幕组合来的（John Mellor-Crummey and Michael Scott）。MCS与CLH最大的不同是，CLH在前驱节点上判断是否获得锁，MCS则是在自身的节点上判断是否能够获取到锁。

Java代码

public class MCSLock {

    public class QNode {
        volatile boolean locked = false;
        QNode next = null;
    }

    private AtomicReference<QNode> tail;
    private ThreadLocal<QNode> myNode;

    public MCSLock() {
        tail = new AtomicReference<QNode>(null);
        myNode = new ThreadLocal<QNode>() {
            protected QNode initialValue() {
                return new QNode();
            }
        };
    }

    public void lock() {
        QNode qnode = myNode.get();
        QNode pred = tail.getAndSet(qnode);
        if (null != pred) {
            qnode.locked = true;
            pred.next = qnode;
        }
        while (qnode.locked) {
        }
    }

    public void unlock() {
        QNode qnode = myNode.get();
        if (null == qnode.next) {
            if (tail.compareAndSet(qnode, null)) {
                return;
            }
            while (null == qnode.next) {
            }
        }
        qnode.next.locked = false;
        qnode.next = null;
    }
}

窥探原理

MCS同样有一个tail节点，也是存放最后一次申请锁的对象，另外它只有一个myNode属性。它的QNode对象内部除了维护一个boolean类型的locked变量，还有一个QNode类型的next变量，用来指向下一个节点。CLH锁等待队列是一个逻辑上的队列，而MCS锁的等待队列是一个显示的单向链表。

lock()

lock方法先将自身的locked属性设置为true，将tail节点上的对象的next变量设置为自己，然后在自身的locked变量上等待锁。

unlock()

unlock方法先判断后面有没有对象在等待获取锁，如果有的话将后面对象的locked变量设置为false，即通知后面的对象可以执行任务了，随即将自身的next至空（因为是ThreadLocal类型的变量，用完清理，在上一篇讲解CLH锁的时候有说明），如果后面没有对象在等待的话，将tail节点至空（这里是一个CAS操作），如果CAS至空操作失败，证明后面又有对象申明了锁，下面的 while(null == qnode.next) 循环则是为了确保后面的对象被成功加入到等待队列（链表）的保护工作。

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