前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >AbstractQueuedSynchronizer源码阅读

AbstractQueuedSynchronizer源码阅读

作者头像
春哥大魔王
发布2018-04-17 17:48:41
6030
发布2018-04-17 17:48:41
举报

AbstractQueuedSynchronizer 就是那个大名鼎鼎的 AQS,是java.util.concurrent包下同步器的核心。

CLH(Craig, Landin, and Hagersten)锁

使用队列的方式来解决n个线程来争夺m把锁的问题,每当一个新的线程需要获取锁,为其创建一个节点并放到队尾,如果该线程是队列中的第一个节点,则节点的locked设置成false,如果它不是队列的第一个节点,则它的节点的prev指向原来的队尾节点,并不断自旋查看prev指向节点的locked属性,如果该值变为false,表示轮到它来尝试获取锁了,如果获取成功并最终用完释放后,则将自己的locked设置成false,如果获取失败,locked值不变,还是true,并不断尝试获取锁。

也就是说,每个节点只需要关心前置节点的locked状态,可以发现CLH实现锁的获取是公平的。

Node节点

Node节点维护了双向节点和当前节点状态和线程引用。

代码语言:javascript
复制
static final class Node {volatile Node prev;volatile Node next;volatile Thread thread;volatile int waitStatus; // SIGNAL CANCELLED CONDITION PROPAGATECANCELLED,值为1,表示当前的线程被取消;
SIGNAL,值为-1,表示当前节点的后继节点包含的线程需要运行,也就是unpark;
CONDITION,值为-2,表示当前节点在等待condition,也就是在condition队列中;
PROPAGATE,值为-3,表示当前场景下后续的acquireShared能够得以执行;
值为0,表示当前节点在sync队列中,等待着获取锁。

}

FIFO队列

代码语言:javascript
复制
 *      +------+  prev +-----+       +-----+
 * head |      | <---- |     | <---- |     |  tail
 *      +------+       +-----+       +-----+

核心属性

  • private transient volatile Node head; 等待队列首元素;
  • private transient volatile Node tail; 等待队列尾元素;
  • private volatile int state; 同步状态;

需要在锁定时,需要维护一个状态(int类型),而对状态的操作是原子和非阻塞的,通过同步器提供的对状态访问的方法对状态进行操纵,并基于Unsafe的原子操作来修改state的状态,compareAndSet来确保原子性的修改。

获取/设置当前的同步状态:

代码语言:javascript
复制
protected final int getState() {        return state;
    }protected final void setState(int newState) {
        state = newState;
    }

对同步状态对修改采用原子操作:

代码语言:javascript
复制
    protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {        // See below for intrinsics setup to support this
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
    }

入队操作,如果队列为空则实例化节点,否则插入队尾:

代码语言:javascript
复制
    private Node addWaiter(Node mode) {
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);        // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
        Node pred = tail;        if (pred != null) {
            node.prev = pred;            if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                pred.next = node;                return node;
            }
        }
        enq(node);        return node;
    }
  • protected boolean tryAcquire(int arg) 排它的获取这个状态。这个方法的实现需要查询当前状态是否允许获取,然后再进行获取(使用compareAndSetState来做)状态。
  • protected boolean tryRelease(int arg) 释放状态。
  • protected int tryAcquireShared(int arg) 共享的模式下获取状态。
  • protected boolean tryReleaseShared(int arg) 共享的模式下释放状态。
  • protected boolean isHeldExclusively() 在排它模式下,状态是否被占用。

获取锁: 需要获取当前节点的前驱节点,并且头结点能够获取状态,代表能够占有锁。

代码语言:javascript
复制
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {        boolean failed = true;        try {            boolean interrupted = false;            for (;;) {                final Node p = node.predecessor();                if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                    setHead(node);
                    p.next = null; // help GC
                    failed = false;                    return interrupted;
                }                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                    parkAndCheckInterrupt())
                    interrupted = true;
            }
        } finally {            if (failed)
                cancelAcquire(node);
        }
    }

这个方法在非公平实现中,主要是通过AQS的state来检查和维护锁状态,如果state是0,说明没有线程占有这个锁,如果不为0并且锁的占有线程是当前线程,则是重入的情况,均可以获得锁并修改state值。

如果是首次获得锁,则设置锁占有线程为当前线程。

当然,如果前面两种情况都不满足,说明尝试获得锁失败,需要做前面段落所述的队列操作,创建一个等待结点并进入循环,循环中的park()调用挂起当前线程。

否则将当前线程挂起:

LockSupport.park最终把线程交给系统(Linux)内核进行阻塞。

代码语言:javascript
复制
    private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
        LockSupport.park(this);        return Thread.interrupted();
    }

释放锁

代码语言:javascript
复制
    public final boolean release(int arg) {        if (tryRelease(arg)) {
            Node h = head;            if (h != null && h.waitStatus != 0)
                unparkSuccessor(h);            return true;
        }        return false;
    }

如果修改state值成功,则找到队列中应该唤起的结点,对节点中的线程调用unpark()方法,恢复线程执行。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划,分享自微信公众号。
原始发表:2018-01-18,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 春哥talk 微信公众号,前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
目录
  • CLH(Craig, Landin, and Hagersten)锁
  • Node节点
  • FIFO队列
  • 核心属性
  • 释放锁
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档