從JDK源碼角度看併發鎖的優化

在CLH鎖核心思想的影響下，JDK併發包以CLH鎖做爲基礎而設計，其中主要是考慮到CLH鎖更容易實現取消與超時功能。比起原來的CLH鎖已經作了很大的改造，主要從兩方面進行了改造：節點的結構與節點等待機制。

在結構上引入了頭結點和尾節點，他們分別指向隊列的頭和尾，嘗試獲取鎖、入隊列、釋放鎖等實現都與頭尾節點相關，而且每一個節點都引入前驅節點和後後續節點的引用；在等待機制上由原來的自旋改爲阻塞喚醒。如圖，經過前驅後續節點的引用一節節鏈接起來造成一個鏈表隊列，對於頭尾節點的更新必須是原子的。下面詳細看看入隊、檢測掛起、釋放出隊、超時、取消等操做。

入隊

整塊邏輯實際上是用一個無限循環進行CAS操做，即用自旋方式競爭直到成功。將尾節點tail的舊值賦予新節點node的前驅節點，並嘗試CAS操做將新節點node賦予尾節點tail，原先的尾節點的後續節點指向新建節點node。完成上面步驟就創建起一條如圖所示的鏈表隊列。代碼簡化以下：

for (;;) {  
    Node t = tail;  
    node.prev = t;  
    if (compareAndSetTail(t, node)) {  
        t.next = node;  
        return node;  
    }  
}複製代碼

檢測掛起

上面咱們說到節點等待機制已經被JDK併發做者由自旋機制改形成阻塞機制，一個新建的節點完成入隊操做後，若是是自旋則直接進入循環檢測前驅節點是否爲頭結點便可，但如今被改成阻塞機制，當前線程將首先檢測是否爲頭結點且嘗試獲取鎖，若是當前節點爲頭結點併成功獲取鎖則直接返回，當前線程不進入阻塞，不然將當前線程阻塞。代碼簡化以下：

for (;;) {  
    if (node.prev == head)  
        if(嘗試獲取鎖成功){  
             head=node;  
             node.next=null;  
             return;  
         }  
   阻塞線程  
}複製代碼

釋放出隊

出隊的主要工做是負責喚醒等待隊列中後續節點，讓全部等待節點環環相接，每條線程有序地往下執行。代碼簡化以下：

Node s = node.next;
喚醒節點s包含的線程複製代碼

超時

在支持超時的模式下須要LockSupport類的parkNanos方法支持，線程在阻塞一段時間後會自動喚醒，每次循環將累加消耗時間，當總消耗時間大於等於自定義的超時時間時就直接分返。代碼簡化以下：

for (;;) {  
    嘗試獲取鎖  
    if (nanosTimeout <= 總消耗時間)  
        return;  
    LockSupport.parkNanos(this, nanosTimeout);  
 }複製代碼

取消

隊列中等待鎖的隊列可能由於中斷或超時而涉及到取消操做，這種狀況下被取消的節點再也不進行鎖競爭。此過程主要完成的工做是將取消的節點移除，先將節點的。先將節點node狀態設置成取消，再將前驅節點pred的後續節點指向node的後續節點，這裏因爲涉及到競爭，必須經過CAS進行操做，CAS操做就算失敗也沒必要理會，由於已經改了節點的狀態，在嘗試獲取鎖操做中會循環對節點的狀態判斷。

node.waitStatus = Node.CANCELLED;  
Node pred = node.prev;  
Node predNext = pred.next;  
Node next = node.next;  
compareAndSetNext(pred, predNext, next);複製代碼

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