CLH算法實現
CLH隊列中的結點QNode中含有一個locked字段，該字段若為true表示該線程需要獲取鎖，且不釋放鎖，為false表示線程釋放了鎖。結點之間是通過隱形的鏈表相連，之所以叫隱形的鏈表是因為這些結點之間沒有明顯的next指針，而是通過myPred所指向的結點的變化情況來影響myNode的行為。CLHLock上還有一個尾指針，始終指向隊列的最后一個結點。CLHLock的類圖如下所示：
當一個線程需要獲取鎖時，會創建一個新的QNode，將其中的locked設置為true表示需要獲取鎖，然后線程對tail域調用getAndSet方法，使自己成為隊列的尾部，同時獲取一個指向其前趨的引用myPred,然后該線程就在前趨結點的locked字段上旋轉，直到前趨結點釋放鎖。當一個線程需要釋放鎖時，將當前結點的locked域設置為false，同時回收前趨結點。如下圖所示，線程A需要獲取鎖，其myNode域為true，些時tail指向線程A的結點，然后線程B也加入到線程A后面，tail指向線程B的結點。然后線程A和B都在它的myPred域上旋轉，一量它的myPred結點的locked字段變為false，它就可以獲取鎖掃行。明顯線程A的myPred locked域為false，此時線程A獲取到了鎖。
整個CLH的代碼如下，其中用到了ThreadLocal類，將QNode綁定到每一個線程上，同時用到了AtomicReference,對尾指針的修改正是調用它的getAndSet()操作來實現的，它能夠保證以原子方式更新對象引用。
1 public class CLHLock { 2
3 AtomicReference<QNode> tail = new AtomicReference<QNode>(new QNode()); 4 ThreadLocal<QNode> myPred; 5 ThreadLocal<QNode> myNode; 6
7 public static class QNode { 8 //注意這個地方 如果不加volatile則會導致線程永遠死循環 9 //關於volatile的用法在我的另外一篇文章 http://www.cnblogs.com/daxin/p/3364014.html
10 public volatile boolean locked = false; 11 } 12
13 public CLHLock() { 14 myNode = new ThreadLocal<QNode>() { 15 protected QNode initialValue() { 16 return new QNode(); 17 } 18 }; 19 myPred = new ThreadLocal<QNode>() { 20 protected QNode initialValue() { 21 return null; 22 } 23 }; 24 } 25
26 public void lock() { 27 QNode qnode = myNode.get(); 28 qnode.locked = true; 29 QNode pred = tail.getAndSet(qnode); 30 myPred.set(pred); 31 while (pred.locked) { 32 //非阻塞算法
33 } 34 } 35
36 public void unlock() { 37 QNode qnode = myNode.get(); 38 qnode.locked = false; 39 myNode.set(myPred.get()); 40 } 41 }
從代碼中可以看出lock方法中有一個while循環，這 是在等待前趨結點的locked域變為false，這是一個自旋等待的過程。unlock方法很簡單，只需要將自己的locked域設置為false即可。
CLH優缺點
CLH隊列鎖的優點是空間復雜度低（如果有n個線程，L個鎖，每個線程每次只獲取一個鎖，那么需要的存儲空間是O（L+n），n個線程有n個myNode，L個鎖有L個tail），CLH的一種變體被應用在了JAVA並發框架中。唯一的缺點是在NUMA系統結構下性能很差，在這種系統結構下，每個線程有自己的內存，如果前趨結點的內存位置比較遠，自旋判斷前趨結點的locked域，性能將大打折扣，但是在SMP系統結構下該法還是非常有效的。一種解決NUMA系統結構的思路是MCS隊列鎖。