一、

1、SMP(Symmetric Multi-Processor)

SMP（Symmetric Multi-Processing）对称多处理器结构，指服务器中多个CPU对称工作，每个CPU访问内存地址所需时间相同。其主要特征是共享，包含对CPU，内存，I/O等进行共享。

SMP能够保证内存一致性，但这些共享的资源很可能成为性能瓶颈，随着CPU数量的增加，每个CPU都要访问相同的内存资源，可能导致内存访问冲突，

可能会导致CPU资源的浪费。常用的PC机就属于这种。

2、NUMA(Non-Uniform Memory Access)

非一致存储访问，将CPU分为CPU模块，每个CPU模块由多个CPU组成，并且具有独立的本地内存、I/O槽口等，模块之间可以通过互联模块相互访问，访问本地内存的速度将远远高于访问远地内存(系统内其它节点的内存)的速度，这也是非一致存储访问的由来。NUMA较好地解决SMP的扩展问题，

当CPU数量增加时，因为访问远地内存的延时远远超过本地内存，系统性能无法线性增加。

二、

1、CLH锁

CLH(Craig, Landin, and Hagersten  locks): 是一个自旋锁，能确保无饥饿性，提供先来先服务的公平性。

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。

当一个线程需要获取锁时：

a.创建一个的QNode，将其中的locked设置为true表示需要获取锁

b.线程对tail域调用getAndSet方法，使自己成为队列的尾部，同时获取一个指向其前趋结点的引用myPred

c.该线程就在前趋结点的locked字段上旋转，直到前趋结点释放锁

d.当一个线程需要释放锁时，将当前结点的locked域设置为false，同时回收前趋结点

　　如下图，线程A需要获取锁，其myNode域为true，tail指向线程A的结点，然后线程B也加入到线程A后面，tail指向线程B的结点。然后线程A和B都在其myPred域上旋转，一旦它的myPred结点的locked字段变为false，它就可以获取锁。明显线程A的myPred locked域为false，此时线程A获取到了锁。

2、CLH代码示例

public class CLHLock implements Lock {  AtomicReference<QNode> tail = new AtomicReference<QNode>(new QNode());  ThreadLocal<QNode> myPred;  ThreadLocal<QNode> myNode;  public CLHLock() {  tail = new AtomicReference<QNode>(new QNode());  myNode = new ThreadLocal<QNode>() {  protected QNode initialValue() {  return new QNode();  }  };  myPred = new ThreadLocal<QNode>() {  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());  }
}

3、CLH分析

CLH队列锁的优点是空间复杂度低（如果有n个线程，L个锁，每个线程每次只获取一个锁，那么需要的存储空间是O（L+n），n个线程有n个。myNode，L个锁有L个tail），CLH的一种变体被应用在了JAVA并发框架中。

CLH在SMP系统结构下该法是非常有效的。但在NUMA系统结构下，每个线程有自己的内存，如果前趋结点的内存位置比较远，自旋判断前趋结点的locked域，性能将大打折扣，一种解决NUMA系统结构的思路是MCS队列锁。

三、

1、MCS锁

MSC与CLH最大的不同并不是链表是显示还是隐式，而是线程自旋的规则不同:CLH是在前趋结点的locked域上自旋等待，而MSC是在自己的结点的locked域上自旋等待。正因为如此，它解决了CLH在NUMA系统架构中获取locked域状态内存过远的问题。

MCS队列锁的具体实现如下：

a. 队列初始化时没有结点，tail=null

b. 线程A想要获取锁，于是将自己置于队尾，由于它是第一个结点，它的locked域为false

c. 线程B和C相继加入队列，a->next=b,b->next=c。且B和C现在没有获取锁，处于等待状态，所以它们的locked域为true，尾指针指向线程C对应的结点

d. 线程A释放锁后，顺着它的next指针找到了线程B，并把B的locked域设置为false。这一动作会触发线程B获取锁

2、代码实现

public class MCSLock implements Lock {AtomicReference<QNode> tail;ThreadLocal<QNode> myNode;@Overridepublic 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 lockwhile (qnode.locked) {}}}@Overridepublic void unlock() {QNode qnode = myNode.get();if (qnode.next == null) {if (tail.compareAndSet(qnode, null))return;// wait until predecessor fills in its next fieldwhile (qnode.next == null) {}}qnode.next.locked = false;qnode.next = null;}class QNode {boolean locked = false;QNode next = null;}
}