问题
（1）自己动手写一个锁需要哪些知识？
（2）自己动手写一个锁到底有多简单？
（3）自己能不能写出来一个完美的锁？
简介
本篇文章的目标一是自己动手写一个锁，这个锁的功能很简单，能进行正常的加锁、解锁操作。
本篇文章的目标二是通过自己动手写一个锁，能更好地理解后面章节将要学习的AQS及各种同步器实现的原理。
分析
自己动手写一个锁需要准备些什么呢？
首先，在上一章学习synchronized的时候我们说过它的实现原理是更改对象头中的MarkWord，标记为已加锁或未加锁。
但是，我们自己是无法修改对象头信息的，那么我们可不可以用一个变量来代替呢？
比如，这个变量的值为1的时候就说明已加锁，变量值为0的时候就说明未加锁，我觉得可行。
其次，我们要保证多个线程对上面我们定义的变量的争用是可控的，所谓可控即同时只能有一个线程把它的值修改为1，且当它的值为1的时候其它线程不能再修改它的值，这种是不是就是典型的CAS操作，所以我们需要使用Unsafe这个类来做CAS操作。
然后，我们知道在多线程的环境下，多个线程对同一个锁的争用肯定只有一个能成功，那么，其它的线程就要排队，所以我们还需要一个队列。
最后，这些线程排队的时候干嘛呢？它们不能再继续执行自己的程序，那就只能阻塞了，阻塞完了当轮到这个线程的时候还要唤醒，所以我们还需要Unsfae这个类来阻塞（park）和唤醒（unpark）线程。
基于以上四点，我们需要的神器大致有：一个变量、一个队列、执行CAS/park/unpark的Unsafe类。
大概的流程图如下图所示：
关于Unsafe类的相关讲解请参考彤哥之前发的文章：
解决
一个变量
这个变量只支持同时只有一个线程能把它修改为1，所以它修改完了一定要让其它线程可见，因此，这个变量需要使用volatile来修饰。
privatevolatileintstate;
CAS
这个变量的修改必须是原子操作，所以我们需要CAS更新它，我们这里使用Unsafe来直接CAS更新int类型的state。
当然，这个变量如果直接使用AtomicInteger也是可以的，不过，既然我们学习了更底层的Unsafe类那就应该用（浪）起来。
privatebooleancompareAndSetState(intexpect,intupdate){returnunsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);}
一个队列
队列的实现有很多，数组、链表都可以，我们这里采用链表，毕竟链表实现队列相对简单一些，不用考虑扩容等问题。
这个队列的操作很有特点：
放元素的时候都是放到尾部，且可能是多个线程一起放，所以对尾部的操作要CAS更新；
唤醒一个元素的时候从头部开始，但同时只有一个线程在操作，即获得了锁的那个线程，所以对头部的操作不需要CAS去更新。
privatestaticclassNode{// 存储的元素为线程Thread thread;// 前一个节点（可以没有，但实现起来很困难）Node prev;// 后一个节点Node next;publicNode(){ }publicNode(Thread thread, Node prev){this.thread = thread;this.prev = prev; }}// 链表头privatevolatileNode head;// 链表尾privatevolatileNode tail;// 原子更新tail字段privatebooleancompareAndSetTail(Node expect, Node update){returnunsafe.compareAndSwapObject(this, tailOffset, expect, update);}
这个队列很简单，存储的元素是线程，需要有指向下一个待唤醒的节点，前一个节点可有可无，但是没有实现起来很困难，不信学完这篇文章你试试。
加锁
publicvoidlock(){// 尝试更新state字段，更新成功说明占有了锁if(compareAndSetState(0,1)) {return; }// 未更新成功则入队Node node = enqueue(); Node prev = node.prev;// 再次尝试获取锁，需要检测上一个节点是不是head，按入队顺序加锁while(node.prev != head || !compareAndSetState(0,1)) {// 未获取到锁，阻塞unsafe.park(false,0L); }// 下面不需要原子更新，因为同时只有一个线程访问到这里// 获取到锁了且上一个节点是head// head后移一位head = node;// 清空当前节点的内容，协助GCnode.thread =null;// 将上一个节点从链表中剔除，协助GCnode.prev =null; prev.next =null;}// 入队privateNodeenqueue(){while(true) {// 获取尾节点Node t = tail;// 构造新节点Node node =newNode(Thread.currentThread(), t);// 不断尝试原子更新尾节点if(compareAndSetTail(t, node)) {// 更新尾节点成功了，让原尾节点的next指针指向当前节点t.next = node;returnnode; } }}
（1）尝试获取锁，成功了就直接返回；
（2）未获取到锁，就进入队列排队；
（3）入队之后，再次尝试获取锁；
（4）如果不成功，就阻塞；
（5）如果成功了，就把头节点后移一位，并清空当前节点的内容，且与上一个节点断绝关系；
（6）加锁结束；
解锁
// 解锁publicvoidunlock(){// 把state更新成0，这里不需要原子更新，因为同时只有一个线程访问到这里state =0;// 下一个待唤醒的节点Node next = head.next;// 下一个节点不为空，就唤醒它if(next !=null) { unsafe.unpark(next.thread); }}
（1）把state改成0，这里不需要CAS更新，因为现在还在加锁中，只有一个线程去更新，在这句之后就释放了锁；
（2）如果有下一个节点就唤醒它；
（3）唤醒之后就会接着走上面lock()方法的while循环再去尝试获取锁；
（4）唤醒的线程不是百分之百能获取到锁的，因为这里state更新成0的时候就解锁了，之后可能就有线程去尝试加锁了。
测试
上面完整的锁的实现就完了，是不是很简单，但是它是不是真的可靠呢，敢不敢来试试？！
直接上测试代码：
privatestaticintcount =0;publicstaticvoidmain(String[] args)throwsInterruptedException{ MyLock lock =newMyLock(); CountDownLatch countDownLatch =newCountDownLatch(1000); IntStream.range(0,1000).forEach(i ->newThread(() -> { lock.lock();try{ IntStream.range(0,10000).forEach(j -> { count++; }); }finally{ lock.unlock(); }// System.out.println(Thread.currentThread().getName());countDownLatch.countDown(); },"tt-"+ i).start()); countDownLatch.await(); System.out.println(count);}
运行这段代码的结果是总是打印出10000000（一千万），说明我们的锁是正确的、可靠的、完美的。
总结
（1）自己动手写一个锁需要做准备：一个变量、一个队列、Unsafe类。
（2）原子更新变量为1说明获得锁成功；
（3）原子更新变量为1失败说明获得锁失败，进入队列排队；
（4）更新队列尾节点的时候是多线程竞争的，所以要使用原子更新；
（5）更新队列头节点的时候只有一个线程，不存在竞争，所以不需要使用原子更新；
（6）队列节点中的前一个节点prev的使用很巧妙，没有它将很难实现一个锁，只有写过的人才明白，不信你试试^^
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