线程锁系列（1）：CLH Lock

 

最近在看关于线程锁的算法，做一个整理。资料出自于《The Art of Multiprocessor Programming》，算是一个读书笔记吧。示范代码基于java。

第一章是Craig, Landin, and Hagersten (CLH) locks。先上CLHLock的实现逻辑：

public class CLHLock implements Lock {
    private final AtomicReference tail;
    private final ThreadLocal myPred;
    private final ThreadLocal myNode;

    public CLHLock() {
        tail = new AtomicReference(new QNode());
        myNode = new ThreadLocal() {
            protected QNode initialValue() {
                return new QNode();
            }
        };

        myPred = new ThreadLocal();
    }

    @Override
    public void lock() {
        QNode node = myNode.get();
        node.locked = true;
        QNode pred = tail.getAndSet(node);
        myPred.set(pred);
        while (pred.locked) {
        }
    }

    @Override
    public void unlock() {
        QNode node = myNode.get();
        node.locked = false;
        myNode.set(myPred.get());
    }

    private static class QNode {
        volatile boolean locked;
    }
}

CLH Lock是一个自旋锁，能确保无饥饿性，提供先来先服务的公平性。

 

锁本身被表示成QNode的虚拟链表。共享的tail保存申请的最后的一个申请lock的线程的myNode域。每个申请lock的线程通过一个本地线程变量pred指向它的前驱。另外一个本地线程变量myNode的locked保存本身的状态，true：正在申请锁或已申请到锁；false：已释放锁。每个线程通过监视自身的前驱状态，自旋等待锁被释放。释放锁时，把自身myNode的locked设为false，使后继线程获的锁，并回收前驱的QNode，等待下次使用，因为自身的QNode可能被tail获后继引用，而前驱不再使用老的QNode。

 

该算法也是空间有效的，如果有n个线程，L个锁，每个线程每次只获取一个锁，那么需要的存储空间是O（L+n），n个线程有n个myNode，L个锁有L个tail。这种算法有一个缺点是在NUMA系统架构下性能表现很差，因为它自旋的locked是前驱线程的，如果内存位置较远，那么性能会受到损失。但是在SMP这种cache一致性的系统架构上表现良好。

 

下一章会整理MCSLock，它更适用于NUMA架构。

 

评论

1 楼 fei33423 2014-06-12  

楼主的这个实现蛮难理解.
下面这篇文章的里的实现CLH Lock比较简单
[转]自旋锁、排队自旋锁、MCS锁、CLH锁http://blog.csdn.net/fei33423/article/details/30316377