Java并发机制底层实现原理

锁的膨胀过程

预备知识CAS

硬件对并发的支持

在大多数处理器架构（包括IA32和Sparc）中采用的方法是实现一个比较并交换（CAS）指令，CAS包含了3个操作数——内存位置（V）,预期原值（A），拟写入的新值（B），当且仅当V == A 时，CAS才会通过原子方式用新值（B）来更新（V）原有的值，无论操作成功与否，都会返回（V）值，且整个过程都是不可打断的，所以CAS是一个原子操作；主要是利用CPU的CAS指令，同时借助JNI来完成Java的非阻塞算法。

模拟CAS操作

public class SimpleCAS {

    private Integer value;

    private synchronized int get(){
        return value;
    }
    private synchronized int compareAndSwap(int a, int b){
        int v = value;
        return v == a ? b : v;
    }
    class CasCounter{
        private SimpleCAS simpleCAS;
        private Integer getValue(){
            return simpleCAS.get();
        }
        private Integer increment(){
            Integer v;
            do {
                v = simpleCAS.get();
            }
            while (v != simpleCAS.compareAndSwap(v,  v + 1));
            return v + 1;
        }
    }
}

预备知识 公平锁&非公平锁

公平锁：第一次加锁的时候，他不会去尝试加锁，他会去看一下我前面有没有人正在排队，如果有人排队，我就先去排队，进入队列后，如果前面那个人是head头结点，他会再次尝试加锁，成功则执行同步代码块，失败则park（真正的排队了）；

非公平锁：他首先会在lock方法调用的时候去抢锁，如果失败，则会去看看为啥会失败（锁是不是被人持有了），如果没有人持有，非公平锁则会直接加锁（不会判断是否有人排队），成功则进入同步代码块，失败则进入队列。

流程图

 

关于队列如何设计和形成的

 1、AQS类设计的主要属性

private transient volatile Node head;/队首
private transient volatile Node tail;//队尾
private volatile int state;//锁状态标识

2、Node类的设计

static final class Node {
        volatile Node prev;
        volatile Node next;
        volatile Thread thread;
}

同步器包含了两种节点类型的引用，一个指向头结点，而另外一个指向尾节点，没有成功获取同步状态的线程将会成为节点加入到该队列的尾部。

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/3995125/blog/4716987