Java并发框架——AQS阻塞队列管理（一）

我们知道一个线程在尝试获取锁失败后将被阻塞并加入等待队列中，它是一个怎样的队列？又是如何管理此队列？这节聊聊CHL Node FIFO队列。
 在谈到CHL Node FIFO队列之前，我们先分析这种队列的几个要素。首先要了解的是自旋锁，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 (unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, 0, newV)){
            return ;
            }
        }
}
public void unlock() {
unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, 1, 0);
}
}
这是一个很简单的自旋锁，主要看加粗加红的两个方法lock和unlock，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，而将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。图2-5-9-3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。
 
图2-5-9-3 自旋锁
自旋锁适用于锁占用时间短，即锁保护临界区很小的情景，同时它需要硬件级别操作，也要保证各缓存数据的一致性，另外，无法保证公平性，不保证先到先获得，可能造成线程饥饿。在多处理器机器上，每个线程对应的处理器都对同一个变量进行读写，而每次读写操作都将要同步每个处理器缓存，导致系统性能严重下降。