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基于CAS实现的锁

好久没有更新博客了，这两个月发生的几件事情耽误了很多计划，现在总算慢慢步入正轨…今天写写平时在并发编程中使用锁的实现原理。本文以Java和Go语言为例。

Java和Go语言中的锁都是基于CAS实现，CAS就是比较和交换（Compare And Set）这是一个原子过程，需要硬件层面提供支持，在汇编上涉及核锁。

Java中java.util.concurrent.locks包中的锁的实现方式都是基于CAS。CAS的相关操作由操作系统提供相关的接口，在Java中，它们封装在java.util.concurrent.atomic上。

下面实现一个简单的锁

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class SimpleLock {
    private AtomicInteger status = new AtomicInteger(0);

public void lock() {
        while(!status.compareAndSet(0, 1)) {
            return
        }
    }

public void unlock() {
        status.compareAndSet(1, 0);
    }
}

代码中，0表示锁没有被获取，1表示锁已经被一个线程占有。获取锁时，会原子地把status从0设置为1，然后返回，让线程继续执行其代码，如果status已经为1，那么获取锁的线程一直循环地尝试获取锁，而不是加入锁等待队列。

这个示例反映了锁的最核心实现，它还需要很多改进。比如，解决ABA问题，读写分离的锁，饥饿问题。

下面给出Go语言的实现，原理上一样，语法层面也相似。

package main

import (
    "sync/atomic"
)

type Mutex struct {
    state int32
}

func (m *Mutex) Lock() {
    for(!atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, 0, 1)) {
        return
    }
}

func (m *Mutex) Unlock() {
    atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, 1, 0)
}

完善锁的功能，包括饥饿处理，超时控制，spin，线程等待队列，公平性…这样我们就有了一把基于CAS完整的锁了。

基于CAS实现的锁

基于CAS实现的锁

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