Java并发中的MCS Lock:解决传统自旋锁的缓存行竞争与伸缩性问题

Java 并发中的 MCS Lock:终结自旋锁的缓存行竞争 各位朋友,大家好。今天我们来聊聊 Java 并发中的一个重要锁机制——MCS Lock。在深入 MCS Lock 之前,我们先回顾一下为什么要关注锁,以及传统自旋锁存在的问题。 锁:并发控制的基石 在多线程环境下,多个线程可能会同时访问共享资源。如果没有适当的控制机制,就会出现数据不一致、竞态条件等问题。锁的作用就是协调多个线程对共享资源的访问,保证在同一时刻只有一个线程可以访问该资源,从而保证数据的一致性和程序的正确性。 自旋锁:忙等待的策略 自旋锁是一种乐观的锁策略。当一个线程尝试获取锁时,如果锁已经被其他线程持有,它不会立即进入阻塞状态,而是不断地循环检查锁是否可用,直到获取锁为止。这种循环检查的过程被称为“自旋”。 自旋锁的优点在于,如果锁的持有时间很短,线程就可以快速获取锁,避免了线程切换的开销。但是,自旋锁也存在一些问题: 浪费 CPU 资源: 如果锁的持有时间很长,自旋的线程会一直占用 CPU 资源,导致 CPU 使用率升高。 优先级反转: 如果一个低优先级的线程持有了锁,而一个高优先级的线程在自旋等待锁的释放 …

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 …