线程锁系列（1）：CLH Lock
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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。
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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。
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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。
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下一章会整理MCSLock，它更适用于NUMA架构。
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