Java CLH Lock：基于队列实现公平锁的链表节点结构与操作 大家好，今天我们来深入探讨一种经典的自旋锁——CLH Lock。它以其基于队列实现的公平性著称，在并发编程领域有着重要的地位。我们将从CLH Lock的基本原理入手，逐步分析其链表节点结构，以及相关的操作实现，并通过代码示例加深理解。 1. CLH Lock 的基本原理 CLH Lock 是一种基于链表结构的自旋锁，由 Craig、Landin 和 Hagersten 三位学者分别独立提出，因此得名 CLH Lock。它通过维护一个FIFO队列来保证锁的公平性，即先请求锁的线程先获得锁。 CLH Lock 的核心思想是：每个线程在尝试获取锁时，都在队列的末尾添加一个节点（Node）。每个节点代表一个线程，并且包含一个 locked 状态，表示该线程是否持有锁。线程通过检查其前驱节点的 locked 状态来判断是否可以获得锁。如果前驱节点已经释放锁（locked 为 false），则当前线程就可以获得锁，并将其自身节点的 locked 状态设置为 false，表示自己已经释放锁，可以允许后继节点获取锁。 这种基于队列的机 …
Java中的CLH Lock：基于队列实现公平锁的链表节点结构与操作
Java中的CLH Lock：基于队列实现公平锁的链表节点结构与操作 大家好，今天我们来深入探讨一种有趣的锁实现方式：CLH锁。CLH锁，以其发明者 Craig, Landin, and Hagersten 的名字命名，是一种基于队列的自旋锁，它保证了公平性，即先请求锁的线程会先获得锁。与常见的自旋锁不同，CLH锁不是直接在共享变量上进行竞争，而是通过维护一个链表队列来协调线程对锁的访问。 1. CLH锁的基本原理 CLH锁的核心思想是将所有请求锁的线程组织成一个FIFO队列。每个线程对应队列中的一个节点，节点中包含一个状态位，用于指示该线程是否可以获得锁。当一个线程请求锁时，它首先将自己添加到队列的尾部，然后检查前驱节点的状态位。如果前驱节点的状态位指示锁已经被释放，那么该线程就可以获得锁，否则它将自旋等待前驱节点释放锁。释放锁时，当前持有锁的线程将其后继节点的状态位设置为已释放，从而允许后继线程获得锁。 这种机制避免了多个线程同时竞争同一个共享变量，从而减少了缓存一致性问题的发生，提高了锁的性能。同时，由于线程按照请求的顺序获得锁，因此保证了公平性。 2. CLH锁的链表节点结构 …
Java并发包中的非阻塞同步算法：CLH锁、MCS锁在高性能并发结构中的应用
Java并发包中的非阻塞同步算法：CLH锁、MCS锁在高性能并发结构中的应用 大家好，今天我们来深入探讨Java并发包中两种重要的非阻塞同步算法：CLH锁和MCS锁。这两种锁在构建高性能并发数据结构中扮演着关键角色，它们避免了传统锁机制带来的线程阻塞，从而提升了系统的整体吞吐量。 1. 阻塞与非阻塞同步 在传统的锁机制中，例如synchronized关键字和ReentrantLock，当一个线程尝试获取一个已经被其他线程持有的锁时，该线程会被阻塞，进入等待状态。直到锁被释放，该线程才能被唤醒并尝试重新获取锁。这种阻塞行为在高并发场景下会带来显著的性能开销，例如： 上下文切换： 线程阻塞会导致操作系统进行上下文切换，保存和恢复线程的状态，这是一个昂贵的操作。 优先级反转： 低优先级线程持有锁，高优先级线程等待锁，导致高优先级线程无法及时执行。 死锁： 多个线程互相等待对方释放锁，导致所有线程都无法继续执行。 非阻塞同步算法的目标是避免线程阻塞，即使在并发冲突的情况下，线程也能继续执行，只是可能会进行重试或其他操作。常见的非阻塞算法包括： 比较并交换（CAS）： 原子性地比较内存中的值与预 …
AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架深度剖析：CLH队列与同步状态管理
AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架深度剖析：CLH队列与同步状态管理 大家好，今天我们来深入探讨并发编程中一个非常重要的框架——AQS (AbstractQueuedSynchronizer)。AQS 是构建许多同步器（例如 ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch 等）的基础。理解 AQS 的原理对于编写高效且可靠的并发程序至关重要。我们将重点关注 AQS 的核心组件：CLH 队列和同步状态管理。 1. AQS 的核心思想 AQS 本质上是一个同步器框架，它提供了一种通用的机制来管理同步状态、阻塞和唤醒线程。它采用了一种基于模板方法的设计模式，允许开发者通过继承 AQS 并重写特定的方法来实现自定义的同步器。 AQS 的核心思想可以概括为以下几点： 同步状态 (state): AQS 使用一个 volatile int 类型的 state 变量来表示同步状态。这个状态可以表示锁的持有者数量、信号量剩余的许可数量等等。 CLH 队列: 当线程尝试获取同步状态失败时，AQS 会将这些线程放入一个虚拟的双向队列，称为 CL …
Java非阻塞同步算法：CLH锁、MCS锁在高性能并发结构中的应用
Java非阻塞同步算法：CLH锁、MCS锁在高性能并发结构中的应用 各位朋友，大家好！今天我们来深入探讨Java并发编程中两种非常重要的非阻塞同步算法：CLH锁和MCS锁。它们在构建高性能并发数据结构和解决并发问题时发挥着至关重要的作用。我们将从理论基础出发，结合代码示例，深入理解它们的原理和应用场景。 1. 并发编程的挑战与锁的选择 在多线程环境下，对共享资源的访问需要进行同步，以避免数据竞争和保证数据一致性。传统的锁机制，如synchronized和ReentrantLock，虽然简单易用，但在高并发场景下，由于线程阻塞和上下文切换的开销，性能会显著下降。 阻塞锁的主要缺点包括： 线程阻塞： 争用锁的线程会被阻塞，等待锁的释放，这会导致CPU资源的浪费。 上下文切换： 线程阻塞和唤醒需要进行上下文切换，这涉及到操作系统的介入，开销较大。 优先级反转： 低优先级的线程持有锁，导致高优先级的线程阻塞，可能会导致系统响应延迟。 为了解决这些问题，非阻塞同步算法应运而生。非阻塞算法的核心思想是避免线程阻塞，而是通过循环重试等方式来保证操作的原子性。常见的非阻塞算法包括CAS（Compare …