問題

（1）自己動(dòng)手寫一個(gè)鎖需要哪些知識(shí)？

（2）自己動(dòng)手寫一個(gè)鎖到底有多簡(jiǎn)單？

（3）自己能不能寫出來一個(gè)完美的鎖？

簡(jiǎn)介

本篇文章的目標(biāo)一是自己動(dòng)手寫一個(gè)鎖，這個(gè)鎖的功能很簡(jiǎn)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(dòng)手寫一個(gè)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(shí)現(xiàn)的原理。

分析

自己動(dòng)手寫一個(gè)鎖需要準(zhǔn)備些什么呢？

首先，在上一章學(xué)習(xí)synchronized的時(shí)候我們說過它的實(shí)現(xiàn)原理是更改對(duì)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(duì)象頭信息的，那么我們可不可以用一個(gè)變量來代替呢？

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

其次，我們要保證多個(gè)線程對(duì)上面我們定義的變量的爭(zhēng)用是可控的，所謂可控即同時(shí)只能有一個(gè)線程把它的值修改為1，且當(dāng)它的值為1的時(shí)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(gè)類來做CAS操作。

然后，我們知道在多線程的環(huán)境下，多個(gè)線程對(duì)同一個(gè)鎖的爭(zhēng)用肯定只有一個(gè)能成功，那么，其它的線程就要排隊(duì)，所以我們還需要一個(gè)隊(duì)列。

最后，這些線程排隊(duì)的時(shí)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(gè)線程的時(shí)候還要喚醒，所以我們還需要Unsfae這個(gè)類來阻塞（park）和喚醒（unpark）線程。

基于以上四點(diǎn)，我們需要的神器大致有：一個(gè)變量、一個(gè)隊(duì)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(qǐng)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(gè)變量

這個(gè)變量只支持同時(shí)只有一個(gè)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(gè)變量需要使用volatile來修飾。

private

CAS

這個(gè)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(gè)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(gè)隊(duì)列

隊(duì)列的實(shí)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(shí)現(xiàn)隊(duì)列相對(duì)簡(jiǎn)單一些，不用考慮擴(kuò)容等問題。

這個(gè)隊(duì)列的操作很有特點(diǎn)：

放元素的時(shí)候都是放到尾部，且可能是多個(gè)線程一起放，所以對(duì)尾部的操作要CAS更新；

喚醒一個(gè)元素的時(shí)候從頭部開始，但同時(shí)只有一個(gè)線程在操作，即獲得了鎖的那個(gè)線程，所以對(duì)頭部的操作不需要CAS去更新。

private

這個(gè)隊(duì)列很簡(jiǎn)單，存儲(chǔ)的元素是線程，需要有指向下一個(gè)待喚醒的節(jié)點(diǎn)，前一個(gè)節(jié)點(diǎn)可有可無，但是沒有實(shí)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(duì)列排隊(duì)；

（3）入隊(duì)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(diǎn)后移一位，并清空當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容，且與上一個(gè)節(jié)點(diǎn)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?yàn)楝F(xiàn)在還在加鎖中，只有一個(gè)線程去更新，在這句之后就釋放了鎖；

（2）如果有下一個(gè)節(jié)點(diǎn)就喚醒它；

（3）喚醒之后就會(huì)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?yàn)檫@里state更新成0的時(shí)候就解鎖了，之后可能就有線程去嘗試加鎖了。

測(cè)試

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

直接上測(cè)試代碼：

private

運(yùn)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(dòng)手寫一個(gè)鎖需要做準(zhǔn)備：一個(gè)變量、一個(gè)隊(duì)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(duì)列排隊(duì)；

（4）更新隊(duì)列尾節(jié)點(diǎn)的時(shí)候是多線程競(jìng)爭(zhēng)的，所以要使用原子更新；

（5）更新隊(duì)列頭節(jié)點(diǎn)的時(shí)候只有一個(gè)線程，不存在競(jìng)爭(zhēng)，所以不需要使用原子更新；

（6）隊(duì)列節(jié)點(diǎn)中的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)prev的使用很巧妙，沒有它將很難實(shí)現(xiàn)一個(gè)鎖，只有寫過的人才明白，不信你試試^^

彩蛋

（1）我們實(shí)現(xiàn)的鎖支持可重入嗎？

答：不可重入，因?yàn)槲覀兠看沃话裺tate更新為1。如果要支持可重入也很簡(jiǎn)單，獲取鎖時(shí)檢測(cè)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(shí)每次減1即可，減為0時(shí)表示鎖已釋放。

（2）我們實(shí)現(xiàn)的鎖是公平鎖還是非公平鎖？

答：非公平鎖，因?yàn)楂@取鎖的時(shí)候我們先嘗試了一次，這里并不是嚴(yán)格的排隊(duì)，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(qǐng)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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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