問題

（1）自己動手寫一個鎖需要哪些知識？

（2）自己動手寫一個鎖到底有多簡單？

（3）自己能不能寫出來一個完美的鎖？

簡介

本篇文章的目標(biāo)一是自己動手寫一個鎖，這個鎖的功能很簡單，能進(jìn)行正常的加鎖、解鎖操作。

本篇文章的目標(biāo)二是通過自己動手寫一個鎖，能更好地理解后面章節(jié)將要學(xué)習(xí)的AQS及各種同步器實現(xiàn)的原理。

分析

自己動手寫一個鎖需要準(zhǔn)備些什么呢？

首先，在上一章學(xué)習(xí)synchronized的時候我們說過它的實現(xiàn)原理是更改對象頭中的MarkWord，標(biāo)記為已加鎖或未加鎖。

但是，我們自己是無法修改對象頭信息的，那么我們可不可以用一個變量來代替呢？

比如，這個變量的值為1的時候就說明已加鎖，變量值為0的時候就說明未加鎖，我覺得可行。

其次，我們要保證多個線程對上面我們定義的變量的爭用是可控的，所謂可控即同時只能有一個線程把它的值修改為1，且當(dāng)它的值為1的時候其它線程不能再修改它的值，這種是不是就是典型的CAS操作，所以我們需要使用Unsafe這個類來做CAS操作。

然后，我們知道在多線程的環(huán)境下，多個線程對同一個鎖的爭用肯定只有一個能成功，那么，其它的線程就要排隊，所以我們還需要一個隊列。

最后，這些線程排隊的時候干嘛呢？它們不能再繼續(xù)執(zhí)行自己的程序，那就只能阻塞了，阻塞完了當(dāng)輪到這個線程的時候還要喚醒，所以我們還需要Unsfae這個類來阻塞（park）和喚醒（unpark）線程。

基于以上四點，我們需要的神器大致有：一個變量、一個隊列、執(zhí)行CAS/park/unpark的Unsafe類。

大概的流程圖如下圖所示：

關(guān)于Unsafe類的相關(guān)講解請參考彤哥之前發(fā)的文章：

【死磕 java魔法類之Unsafe解析】

解決

一個變量

這個變量只支持同時只有一個線程能把它修改為1，所以它修改完了一定要讓其它線程可見，因此，這個變量需要使用volatile來修飾。

private

CAS

這個變量的修改必須是原子操作，所以我們需要CAS更新它，我們這里使用Unsafe來直接CAS更新int類型的state。

當(dāng)然，這個變量如果直接使用AtomicInteger也是可以的，不過，既然我們學(xué)習(xí)了更底層的Unsafe類那就應(yīng)該用（浪）起來。

private

一個隊列

隊列的實現(xiàn)有很多，數(shù)組、鏈表都可以，我們這里采用鏈表，畢竟鏈表實現(xiàn)隊列相對簡單一些，不用考慮擴(kuò)容等問題。

這個隊列的操作很有特點：

放元素的時候都是放到尾部，且可能是多個線程一起放，所以對尾部的操作要CAS更新；

喚醒一個元素的時候從頭部開始，但同時只有一個線程在操作，即獲得了鎖的那個線程，所以對頭部的操作不需要CAS去更新。

private

這個隊列很簡單，存儲的元素是線程，需要有指向下一個待喚醒的節(jié)點，前一個節(jié)點可有可無，但是沒有實現(xiàn)起來很困難，不信學(xué)完這篇文章你試試。

加鎖

public

（1）嘗試獲取鎖，成功了就直接返回；

（2）未獲取到鎖，就進(jìn)入隊列排隊；

（3）入隊之后，再次嘗試獲取鎖；

（4）如果不成功，就阻塞；

（5）如果成功了，就把頭節(jié)點后移一位，并清空當(dāng)前節(jié)點的內(nèi)容，且與上一個節(jié)點斷絕關(guān)系；

（6）加鎖結(jié)束；

解鎖

// 解鎖

（1）把state改成0，這里不需要CAS更新，因為現(xiàn)在還在加鎖中，只有一個線程去更新，在這句之后就釋放了鎖；

（2）如果有下一個節(jié)點就喚醒它；

（3）喚醒之后就會接著走上面lock()方法的while循環(huán)再去嘗試獲取鎖；

（4）喚醒的線程不是百分之百能獲取到鎖的，因為這里state更新成0的時候就解鎖了，之后可能就有線程去嘗試加鎖了。

測試

上面完整的鎖的實現(xiàn)就完了，是不是很簡單，但是它是不是真的可靠呢，敢不敢來試試？！

直接上測試代碼：

private

運行這段代碼的結(jié)果是總是打印出10000000（一千萬），說明我們的鎖是正確的、可靠的、完美的。

總結(jié)

（1）自己動手寫一個鎖需要做準(zhǔn)備：一個變量、一個隊列、Unsafe類。

（2）原子更新變量為1說明獲得鎖成功；

（3）原子更新變量為1失敗說明獲得鎖失敗，進(jìn)入隊列排隊；

（4）更新隊列尾節(jié)點的時候是多線程競爭的，所以要使用原子更新；

（5）更新隊列頭節(jié)點的時候只有一個線程，不存在競爭，所以不需要使用原子更新；

（6）隊列節(jié)點中的前一個節(jié)點prev的使用很巧妙，沒有它將很難實現(xiàn)一個鎖，只有寫過的人才明白，不信你試試^^

彩蛋

（1）我們實現(xiàn)的鎖支持可重入嗎？

答：不可重入，因為我們每次只把state更新為1。如果要支持可重入也很簡單，獲取鎖時檢測當(dāng)前鎖是不是當(dāng)前線程占有著，如果是就把state的值加1，釋放鎖時每次減1即可，減為0時表示鎖已釋放。

（2）我們實現(xiàn)的鎖是公平鎖還是非公平鎖？

答：非公平鎖，因為獲取鎖的時候我們先嘗試了一次，這里并不是嚴(yán)格的排隊，所以是非公平鎖。

注：下一章我們將開始分析傳說中的AQS，這章是基礎(chǔ)，請各位老鐵務(wù)必搞明白。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java 同步锁_死磕 java同步系列之自己动手写一个锁Lock的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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