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wangyueyang
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锁的模型与设计
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‎java/lockModel.html‎

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2+
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3+
"http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
4+
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" lang="en" xml:lang="en">
5+
<head>
6+
<title>锁的设计模型</title>
7+
<!-- 2017-10-12 周四 10:36 -->
8+
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;charset=utf-8" />
9+
<meta name="generator" content="Org-mode" />
10+
<meta name="author" content="王月阳" />
11+
<meta name="description" content="单机或者分布式环境中，锁的模型与设计"
12+
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13+
<meta name="keywords" content="Java concurrenty 多线程 AQS Java锁 资源争用" />
14+
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15+
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16+
.title { text-align: center; }
17+
.todo { font-family: monospace; color: red; }
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padding: 2px; font-size: 80%; font-weight: normal; }
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.right { margin-left: auto; margin-right: 0px; text-align: right; }
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.left { margin-left: 0px; margin-right: auto; text-align: left; }
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.center { margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center; }
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.underline { text-decoration: underline; }
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#postamble p, #preamble p { font-size: 90%; margin: .2em; }
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30+
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35+
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36+
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38+
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right: 10px;
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50+
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51+
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53+
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54+
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58+
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59+
60+
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61+
caption.t-above { caption-side: top; }
62+
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65+
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66+
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67+
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68+
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69+
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70+
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77+
padding: 10px;
78+
border: 2px solid gray;
79+
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80+
background: #ffffcc;
81+
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#org-div-home-and-up
83+
{ text-align: right; font-size: 70%; white-space: nowrap; }
84+
textarea { overflow-x: auto; }
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.org-info-js_info-navigation { border-style: none; }
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#org-info-js_console-label
89+
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{ background-color: #ffff00; color: #000000; font-weight: bold; }
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/*]]>*/-->
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<link rel="stylesheet" type="text/css" href="./css/style.css" />
95+
<script type="text/javascript">
96+
/*
97+
@licstart The following is the entire license notice for the
98+
JavaScript code in this tag.
99+
100+
Copyright (C) 2012-2013 Free Software Foundation, Inc.
101+
102+
The JavaScript code in this tag is free software: you can
103+
redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU
104+
General Public License (GNU GPL) as published by the Free Software
105+
Foundation, either version 3 of the License, or (at your option)
106+
any later version. The code is distributed WITHOUT ANY WARRANTY;
107+
without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
108+
FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU GPL for more details.
109+
110+
As additional permission under GNU GPL version 3 section 7, you
111+
may distribute non-source (e.g., minimized or compacted) forms of
112+
that code without the copy of the GNU GPL normally required by
113+
section 4, provided you include this license notice and a URL
114+
through which recipients can access the Corresponding Source.
115+
116+
117+
@licend The above is the entire license notice
118+
for the JavaScript code in this tag.
119+
*/
120+
<!--/*--><![CDATA[/*><!--*/
121+
function CodeHighlightOn(elem, id)
122+
{
123+
var target = document.getElementById(id);
124+
if(null != target) {
125+
elem.cacheClassElem = elem.className;
126+
elem.cacheClassTarget = target.className;
127+
target.className = "code-highlighted";
128+
elem.className = "code-highlighted";
129+
}
130+
}
131+
function CodeHighlightOff(elem, id)
132+
{
133+
var target = document.getElementById(id);
134+
if(elem.cacheClassElem)
135+
elem.className = elem.cacheClassElem;
136+
if(elem.cacheClassTarget)
137+
target.className = elem.cacheClassTarget;
138+
}
139+
/*]]>*///-->
140+
</script>
141+
</head>
142+
<body>
143+
<div id="content">
144+
<h1 class="title">锁的设计模型</h1>
145+
<p>
146+
宣传一下我的qq群：412052579。里面有一些计算机相关的资料，不定期有人开讲。
147+
</p>
148+
149+
<p>
150+
锁是资源争用模型里面，排队模型的实现方式之一。建议先去了解一下资源争用模型，
151+
<a href="https://github.com/wyycode/java/blob/master/java/concurrency.org">临时blog地址</a>
152+
</p>
153+
154+
<p>
155+
一个锁的设计要考虑的包含如下几个方面：
156+
</p>
157+
<ol class="org-ol">
158+
<li>抽象资源状态的标志位
159+
</li>
160+
<li>对标志位的原子复合操作
161+
</li>
162+
<li>对争用者行为的控制，包括暂停和恢复
163+
</li>
164+
<li>对争用者的暂存功能
165+
</li>
166+
</ol>
167+
168+
<p>
169+
先理解我说的这四点
170+
</p>
171+
172+
<p>
173+
然后我再说分布式锁
174+
</p>
175+
176+
<p>
177+
原子复合操作就是底层工具提供的原子操作的原语
178+
</p>
179+
180+
<p>
181+
比如jvm给java提供的 cas
182+
</p>
183+
184+
<p>
185+
cpu给系统提供的内存屏障
186+
</p>
187+
188+
<p>
189+
硬件到系统，系统到vm，vm到语言，单机到分布式
190+
</p>
191+
192+
<p>
193+
都相当于底层为上层提供支持
194+
</p>
195+
196+
<p>
197+
不要傻傻的跟我从语言一步到硬件
198+
</p>
199+
200+
<p>
201+
系统依赖硬件提供的原子操作（数据结构）构建出系统级原语给vm/c语言用，vm依赖系统提供的原语构造出原子操作（数据结构）给java使用
202+
</p>
203+
204+
<p>
205+
单机到分布式也是一样的
206+
</p>
207+
208+
<p>
209+
锁要实现的功能就是要操作排队
210+
</p>
211+
212+
<p>
213+
操作的划分，在现有的系统中都是以线程为单位的
214+
</p>
215+
216+
<p>
217+
那么锁要实现的就是让线程排队
218+
</p>
219+
220+
<p>
221+
排队是做什么呢？我们讲一下生活中的排队
222+
</p>
223+
224+
<p>
225+
先来的操作资源，后来的人在 依次 等待，等前面的人 完成之后，恢复操作
226+
</p>
227+
228+
<p>
229+
这句话里有四个重点词语分别是
230+
</p>
231+
232+
<p>
233+
依次，等待，完成之后，恢复
234+
</p>
235+
236+
<p>
237+
隐含的一个点就是完成之后怎么通知等待者去操作资源的
238+
</p>
239+
240+
<p>
241+
我们来说一下这四个关键词
242+
</p>
243+
244+
<p>
245+
完成之后描述的是资源状态
246+
</p>
247+
248+
<p>
249+
在锁的设计中，我们一般用一个数字来抽象资源状态
250+
</p>
251+
252+
<p>
253+
比如0是空闲，1是被占用
254+
</p>
255+
256+
<p>
257+
依次是要保证线程先来后到的顺序
258+
</p>
259+
260+
<p>
261+
等待呢，是指不占用cpu
262+
</p>
263+
264+
<p>
265+
恢复是从排队的队列中唤醒下一个线程
266+
</p>
267+
268+
<p>
269+
jvm是怎么按照这四点来实现一个锁的呢？
270+
</p>
271+
272+
<p>
273+
首先用一个state字段抽象资源状态，这个字段是volatile的
274+
</p>
275+
276+
<p>
277+
然后，利用LockSupport.park功能实现线程等待
278+
</p>
279+
280+
<p>
281+
将等待的线程放置到CLH队列里
282+
</p>
283+
284+
<p>
285+
当占用资源的线程使用完成之后，会把state设置为空闲状态，并且利用LockSupport.unpark唤醒下一个线程
286+
</p>
287+
288+
<p>
289+
马上讲分布式锁
290+
</p>
291+
292+
<p>
293+
这就是jvm的单机锁
294+
</p>
295+
296+
<p>
297+
分布式锁与单机锁没有区别，只是资源不再是只存在单机中
298+
</p>
299+
300+
<p>
301+
也就是说，不是只有单机的线程会争用资源， 其他机器的线程也会争用资源
302+
</p>
303+
304+
<p>
305+
场景是，一个资源在多机共享
306+
</p>
307+
308+
<p>
309+
根据以上四点
310+
</p>
311+
312+
<p>
313+
我们需要一个多机都能读写的state数据
314+
</p>
315+
316+
<p>
317+
比如用redis来存这个state
318+
</p>
319+
320+
<p>
321+
然后，就跟单机一个实现线程等待，排队，唤醒
322+
</p>
323+
324+
<p>
325+
只是这个抽象的状态由多机的线程共同使用了而已
326+
</p>
327+
328+
<p>
329+
所以还是要先理解争用的资源是什么，争用者的范围是什么
330+
</p>
331+
332+
<p>
333+
如果争用者范围只是单机的，那么就可以用单机的一个state来抽象争用资源
334+
</p>
335+
336+
<p>
337+
如果范围是分布式的， 就需要用一个多机都能读写的state来抽象资源状态设计锁
338+
</p>
339+
340+
<p>
341+
其他的三点，因为都是jvm的线程，所以，都可以利用jvm的原子操作设计
342+
</p>
343+
344+
<p>
345+
所以，所谓的分布式锁，只是争用者范围扩展了而已
346+
</p>
347+
348+
<p>
349+
没什么特别的
350+
</p>
351+
</div>
352+
<div id="postamble" class="status">
353+
<p class="author">Author: 王月阳</p>
354+
<p class="date">Created: 2017-10-12 周四 10:36</p>
355+
<p class="creator"><a href="http://www.gnu.org/software/emacs/">Emacs</a> 24.5.1 (<a href="http://orgmode.org">Org</a> mode 8.2.10)</p>
356+
<p class="validation"><a href="http://validator.w3.org/check?uri=referer">Validate</a></p>
357+
</div>
358+
</body>
359+
</html>

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