Question

我编写了以下代码（取自本书＆＃34;多处理器编程的艺术＆＃34;）：

package Chapter7;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

public class MCSLock implements Lock {

    AtomicReference<QNode> tail;
    ThreadLocal<QNode> myNode;

    public MCSLock() {
        tail = new AtomicReference<>(null);
        myNode = new ThreadLocal<QNode>() {
            @Override
            protected QNode initialValue() {
                return new QNode();
            }
        };
    }

    @Override
    @SuppressWarnings("empty-statement")
    public void lock() {
        QNode qnode = myNode.get();
        QNode pred = tail.getAndSet(qnode);
        if (pred != null) {
            qnode.locked = true;
            pred.next = qnode;
            while (qnode.locked);   // line A
        }
    }

    @Override
    @SuppressWarnings("empty-statement")
    public void unlock() {
        QNode qnode = myNode.get();
        if (qnode.next == null) {
            if (tail.compareAndSet(qnode, null)) {
                return;
            }
            while (qnode.next == null);    // line B
        }
        qnode.next.locked = false;
        qnode.next = null;
    }

    class QNode {
        boolean locked = false;
        QNode next = null;
    }
}

如果我用少量线程和操作测试它，这似乎有效，但每当我尝试使用8个线程和每个受此锁保护的线程1000个操作时，它就会陷入死锁。我插入了来打印调试代码和另一个收集工作线程数据的线程。我发现：

有时死锁位于A行，有时位于B行。
在第一种情况下，所有线程都在A行循环。正在收集数据的另一个线程显示线程循环的变量都是真的但是一个，所以线程应该有可能取得进展！
- 在第二种情况下，除了一个之外的所有线程都在A行循环，另一个在B行循环。数据收集线程显示qnode.next不为空。
- 因为我检查过他们是＆＃34;活跃等待＆＃34;所以没有饥饿的主题。插入简单的计数器（并且它们正在增加）。

测试是在简单的PriorityQueue上完成的。

Answer 1

此代码的问题在于它尝试使用ThreadLocal来实现线程限制。但是，由于链接列表中的QNodes和通过next引用和tail引用操作实例，它会破坏该线程限制，并且在没有其他同步机制的情况下QNode字段，线程之间无法保证更改的可见性。

继续在A行循环是看到陈旧价值的结果，尽管在qnode.next.locked = false;中调用了unlock()。

同样，尽管在pred.next = qnode;中调用lock()，但仍然在B行继续循环是看到陈旧价值的结果。

在这两种情况下，另一个线程的QNode字段都会发生变异。在前一种情况qnode.next中，后一种情况pred是另一种情况的QNodes。

Answer 2

如果您在 thread_1 中运行设置pred.next，那么检查 thread_2 中的qnode.next没有同步， thread_2 可能永远无法获得您在 thread_1 中设置的值，因为的 memory barrier

MCS锁实现中的问题 - JAVA

2 个答案: