AQS、CLS、MCS

CLH锁和MCS锁。

CLH锁适用于SMP（symmetric Multi-processing）对称多处理器结构。
MCS锁使用于NUMA（non-Uniform Memory Access）非一致存储访问。

SMP：一台服务器，多个CPU，但多个CPU共享一块内存。每个CPU读取内存的时间一致。
NUMA：一台服务器，多个CPU，但每个CPU有独立的内存，多个CPU通过互联模块相互访问。分为本地内存，和远地内存。

CLH：

CLHLock 是一个自旋锁，能确保无饥饿性，能保证FIFO的顺序来获取资源。

排队取钱：
A过来排队，发现前面没人，就直接到窗口办理了。
这时候B来了，排在了A的后面，发现A还没弄完，那就自己玩玩手机，时不时看看A搞完了。
这时候A搞完了，B看到A搞完了，就来到窗口前办理。

CLHLock的对象中只有一个tail，然后两个ThreadLocal 表示当前的node和前节点，myNode和myPred
方法也只有lock和unlock两个方法。

其中ThreadLocal 保存的对象是QNode，QNode就更简单了，只有一个locked，是volatile。
类图如下：

     CLH锁也是一种基于链表的可扩展、高性能、公平的自旋锁，申请线程只在本地变量上自旋，它不断轮询前驱的状态，如果发现前驱释放了锁就结束自旋。
 head <--  A   <-- B  <-- tail.

CLHLock的操作就跟这个类方法数量一样，一个初始化，一个lock，一个unlock。
      1. 初始化：
    1.1 新建tail，指向一个new的QNode
    1.2 myPred指向null
    1.3 myNode，指向一个new的QNode
2. 当有一个A线程来调用lock的时候。
    2.1 获取当前ThreadLocal变量myNode，如果为空则指向一个new的QNode
    2.2 获取tail指向的node，设置为myPred
    2.3 tail指向当前myNode
    2.4 如果前驱节点的locked为true，则自旋
3. 当A线程unlock的时候
    3.1 获取当前TheadLocal变量myNode
    3.2 myNode.locked = false
    3.3 myNode指向myPred

具体图如下：

　　

实现代码如下：

public class CLHLock implements Lock {  
    AtomicReference tail = new AtomicReference(new QNode());  
    ThreadLocal myPred;  
    ThreadLocal myNode;  
  
    public CLHLock() {  
        tail = new AtomicReference(new QNode());  
        myNode = new ThreadLocal() {  
            protected QNode initialValue() {  
                return new QNode();  
            }  
        };  
        myPred = new ThreadLocal() {  
            protected QNode initialValue() {  
                return null;  
            }  
        };  
    }  
  
    @Override  
    public void lock() {  
        QNode qnode = myNode.get();  
        qnode.locked = true;  
        QNode pred = tail.getAndSet(qnode);  
        myPred.set(pred);  
        while (pred.locked) {  
        }  
    }  
  
    @Override  
    public void unlock() {  
        QNode qnode = myNode.get();  
        qnode.locked = false;  
        myNode.set(myPred.get());  
    }  
}

MCS:

CLH在SMP效果比较好，但是如果是NUMA中不同的CPU内存不同，有可能会因为前驱节点所在的内存获取耗时较长，会导致性能较差。
所以NUMA中更好的实现是SMP。

依然还是排队：
1. A来排队，没有人，直接取钱
2. B来排队了，发现有人，就跟A说，你后面是我哈，等会搞完了叫我
3. A取完了，喊了一下B，B继续取

MCS 跟CLH很类似，区别在于CLH是根据前驱节点的locked自旋，而MCS是根据本地节点的locked自旋。所以，不需要频繁访问远处内存。

MCSLock只有两个方法，lock和unlock。
1. A来lock了
    1.1 获取A线程的myNode，没有就创建
    1.2 获取tail的节点作为前驱节点
    1.3 如果前驱节点不为空，则当前节点locked改为true，前驱节点的next指向当前节点。根据当前node的locked自旋
    1.4 如果前驱节点为空，不需要自旋
2. B也来lock了。
    2.1 获取B线程的myNode，没有就创建
    2.2 获取tail的节点作为前驱节点
    2.3 改A的next指向B的node，当前节点locked改为true，自旋等待
3. A准备release了
    3.1 获取A的myNode
    3.2 如果A的后继节点为空，则把tail从myNode改为null
    3.3 如果tail不是myNode，或者其他情况改不成功，有可能是有线程来排队了，已经加到了tail，还没有append到next来。则自旋等待后继节点append
    3.4 如果A的后继节点不为空，则把后继节点的lock改成false，把当前next设置为null代码如下：

public class MCSLock implements Lock {
    AtomicReference tail;
    ThreadLocal myNode;

    @Override
    public void lock() {
        QNode qnode = myNode.get();
        QNode pred = tail.getAndSet(qnode);
        if (pred != null) {
            qnode.locked = true;
            pred.next = qnode;

            // wait until predecessor gives up the lock
            while (qnode.locked) {
            }
        }
    }

    @Override
    public void unlock() {
        QNode qnode = myNode.get();
        if (qnode.next == null) {
            if (tail.compareAndSet(qnode, null))
                return;
            
            // wait until predecessor fills in its next field
            while (qnode.next == null) {
            }
        }
        qnode.next.locked = false;
        qnode.next = null;
    }

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

}