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JDK并发AQS系列(三)

在数据竞争情况下，一个线程只有在成功获取锁后才能继续往下执行，当离开竞争区域时将释放锁，释放的锁供其他即将进入数据竞争区域的线程获取。

同步器一般用acquire和release方法执行获取释放锁操作，acquire方法包括的逻辑是先尝试获取锁，成功则往下执行，否则把线程放到等待队列中并可能将线程阻塞；release方法包含的逻辑是释放锁，唤醒等待队列中一个或多个线程去尝试获取锁。看看在AQS中锁的获取与释放。

获取锁逻辑

if(尝试获取锁失败) {
    创建node
    使用CAS方式把node插入到队列尾部
    while(true){
        if(尝试获取锁成功 并且 node的前驱节点为头节点){
            把当前节点设置为头节点
            跳出循环
        }else{
            使用CAS方式修改node前驱节点的waitStatus标识为signal
            if(修改成功)
                挂起当前线程 
        }
    }
}
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释放锁逻辑

if(尝试释放锁成功){
    唤醒后续节点包含的线程
}
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自旋锁

所谓自旋锁即是某一线程去尝试获取某个锁时，如果该锁已经被其他线程占用的话，此线程将不断循环检查该锁是否被释放，而不是让此线程挂起或睡眠。它属于为了保证共享资源而提出的一种锁机制，与互斥锁类似，保证了公共资源在任意时刻最多只能由一条线程获取使用，不同的是互斥锁在获取锁失败后将进入睡眠或阻塞状态。下面利用代码实现一个简单的自旋锁，

public class SpinLock {
	private static Unsafe unsafe = null;
	private static final long valueOffset;
	private volatile int value = 0;
	static {
		try {
			unsafe=getUnsafeInstance();
			valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(SpinLock.class
					.getDeclaredField("value"));
		} catch (Exception ex) {
			throw new Error(ex);
		}
	}
	private static Unsafe getUnsafeInstance() throws SecurityException,
			NoSuchFieldException, IllegalArgumentException,
			IllegalAccessException {
		Field theUnsafeInstance = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
		theUnsafeInstance.setAccessible(true);
		return (Unsafe) theUnsafeInstance.get(Unsafe.class);
	}
	public void lock() {
		for (;;) {
            int newV = value + 1;
            if(newV==1)
                if (unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, 0, newV))
            	    return ;
        }
	}
	public void unlock() {
		unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, 1, 0);
	}
}

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这是一个很简单的自旋锁，主要看lock和unlock两个方法，Unsafe仅仅是为操作提供了硬件级别的原子CAS操作，暂时忽略此类，只要知道它的作用即可，我们将在后面的“原子性如何保证”小节中对此进行更加深入的阐述。

对于lock方法，假如有若干线程竞争，能成功通过CAS操作修改value值为newV的线程即是成功获取锁的线程，将直接通过，而其他的线程则不断在循环检测value值是否又改回0，将value改为0的操作就是获取锁的线程执行完后对该锁进行释放，通过unlock方法释放锁，释放后若干线程又对该锁竞争。如此一来，没获取的锁也不会被挂起或阻塞，而是不断循环检查状态。

根据下图可加深自旋锁的理解，五条线程轮询value变量，t1获取成功后将value置为1，此状态时其他线程无法竞争锁，t1使用完锁后将value置为0，剩下的线程继续竞争锁，以此类推。这样就保证了某个区域块的线程安全性。