从零开始java多线程并发---锁（七）：AQS的共享锁功能的实现（从CountDownLatch分析）

一：共享锁

  java中一般定义写锁为独享锁而读锁为共享锁，而java中读锁单独存在是没有意义的，原因如下：

• 读锁只是对资源的读取没有对资源的修改，那么效率会远小于没有锁的读。

 java中只要读锁是依赖于写锁的，不同于写锁的所操作：获取锁然后操作（获取没有获取到锁进入等待阻赛队列）。读锁一般都是直接调用wait()方法进入线程阻赛的。其原因是，读锁一定保证线程中的写锁（至少是当前线程中的写锁）执行完毕。也就是说在一组读写锁中，写锁的优先级要大于读锁的。那么，总结一下读写锁的过程区别：

• 写锁：获取到锁，执行代码，释放锁，后续队列中的线程继续（或者获取不到锁，进入队列阻赛等待）
• 读锁：进入阻赛，等待所有写锁执行完毕，然后所有的线索同时被通知执行。

 

二：共享锁的过程

 这里模拟一个比较复杂的读写锁过程吧：

• 独享锁A获取到锁，进入代码执行
• 独享线程B,C，D发现锁被占用，只好到FIFO队列等待被唤醒
• 共享锁E查询锁状态，若是锁没有被占用执行查询，否则继续执行一下步骤
• 共享锁E发现线程被占用，进入FIFO，并且发现前面有线程C,D
• 贡献锁线程F，G执行E的步骤

执行线程锁释放功能

• 线程A释放锁，通知B，B执行完毕通知C
• C执行完毕，通知E，E这时候联结F,G准备执行
• E，F，G同时执行

三：共享锁源码分析

•   共享锁源码分析，直接从线程wait（）执行，这里的获取锁等方法就不讲了
•   这里使用Synchronized单独对读方法枷锁模拟，解析CountDownLatch

（1）结构

（2）CountDownLatch（int）

//实例化，同时锁存器+1
public CountDownLatch(int count) {
        if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
        this.sync = new Sync(count);
    }

//实现AQS的一个子类，初始化同步构造器
 private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;

        Sync(int count) {
            setState(count);
        }
...
}

 （2）await（）

//线程等待
public void await() throws InterruptedException {
        sync.acquireSharedInterruptibly(1);
    }

//尝试获取到锁
  public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
            throws InterruptedException {
            
        //响应中断
        if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();
        
        //获取到锁（否则加入等待队列，至于如何封装成节点，加入FIF的就不用说了）
        if (tryAcquireShared(arg) < 0)
            doAcquireSharedInterruptibly(arg);
    }

当同步状态state为0时，表示当前为无锁状态，处于await状态下的线程都可以执行。在读写锁的方法中，只有写锁能够修改state的状态值（毕竟读锁状态下只提供一个初始化的构造方法）。一旦写锁释放了锁，那么在处于等待队列的读锁都可以运行，直到下一个写锁方法再次上锁。

 （3）countDown（）

//释放锁存器
public void countDown() {
        sync.releaseShared(1);
    }
    
//尝试对锁存器操作
   public final boolean releaseShared(int arg) {
        if (tryReleaseShared(arg)) {
            doReleaseShared();
            return true;
        }
        return false;
    }

这是调度线程之间关系的方法：如在一个读写方法中存在这样一个等待队列：写读读读读写。那么这个锁存器就记录了当前写到下一个写之间的所有读的个数，一旦当前写释放锁，通知后续的个数的读同时进行。相当于一个通知的功能。

四：功能简述

  上面主要的方法讲述完成，下面我们来简要的说一下读写锁下的加锁/解锁方式：

• 写锁加锁执行
• 读锁调用构造方法，锁存器+1，进入等待队列，并响应中断（。。。）
• 写锁执行完毕，通知队列后的锁存器中个数的读锁进行执行，同时重置锁存器个数

写锁的核心就是：运行到写锁时，方法变成无锁方法。