AQS总结

摘自一行一行源码分析清楚AbstractQueuedSynchronizer

    // 下面这个方法,参数node,经过addWaiter(Node.EXCLUSIVE),此时已经进入阻塞队列
    // 注意一下:如果acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))返回true的话,
    // 意味着上面这段代码将进入selfInterrupt(),所以正常情况下,下面应该返回false
    // 这个方法非常重要,应该说真正的线程挂起,然后被唤醒后去获取锁,都在这个方法里了
    final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
        boolean failed = true;
        try {
            boolean interrupted = false;
            for (;;) {
                final Node p = node.predecessor();
                // p == head 说明当前节点虽然进到了阻塞队列,但是是阻塞队列的第一个,因为它的前驱是head
                // 注意,阻塞队列不包含head节点,head一般指的是占有锁的线程,head后面的才称为阻塞队列
                // 所以当前节点可以去试抢一下锁
                // 这里我们说一下,为什么可以去试试:
                // 首先,它是队头,这个是第一个条件,其次,当前的head有可能是刚刚初始化的node,
                // enq(node) 方法里面有提到,head是延时初始化的,而且new Node()的时候没有设置任何线程
                // 也就是说,当前的head不属于任何一个线程,所以作为队头,可以去试一试,
                // tryAcquire已经分析过了, 忘记了请往前看一下,就是简单用CAS试操作一下state
                if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                    setHead(node);
                    p.next = null; // help GC
                    failed = false;
                    return interrupted;
                }
                // 到这里,说明上面的if分支没有成功,要么当前node本来就不是队头,
                // 要么就是tryAcquire(arg)没有抢赢别人,继续往下看
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                    parkAndCheckInterrupt())
                    interrupted = true;
            }
        } finally {
            // 什么时候 failed 会为 true???
            // tryAcquire() 方法抛异常的情况
            if (failed)
         cancelAcquire(node);
        }
    }
  private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
        int ws = pred.waitStatus;
        if (ws == Node.SIGNAL)
            /*
             * This node has already set status asking a release
             * to signal it, so it can safely park.
             */
            return true;
        // 前驱节点 waitStatus大于0 ,之前说过,大于0 说明前驱节点取消了排队。
        // 这里需要知道这点:进入阻塞队列排队的线程会被挂起,而唤醒的操作是由前驱节点完成的。
        // 所以下面这块代码说的是将当前节点的prev指向waitStatus<=0的节点,
        // 简单说,就是为了找个好爹,因为你还得依赖它来唤醒呢,如果前驱节点取消了排队,
        // 找前驱节点的前驱节点做爹,往前遍历总能找到一个好爹的
        if (ws > 0) {
            /*
             * Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and
             * indicate retry.
             */
            do {
                node.prev = pred = pred.prev;
            } while (pred.waitStatus > 0);
            pred.next = node;
        } else {
            /*
             * waitStatus must be 0 or PROPAGATE.  Indicate that we
             * need a signal, but don't park yet.  Caller will need to
             * retry to make sure it cannot acquire before parking.
             */
            // 仔细想想,如果进入到这个分支意味着什么
            // 前驱节点的waitStatus不等于-1和1,那也就是只可能是0,-2,-3
            // 在我们前面的源码中,都没有看到有设置waitStatus的,所以每个新的node入队时,waitStatu都是0
            // 正常情况下,前驱节点是之前的 tail,那么它的 waitStatus 应该是 0
            // 用CAS将前驱节点的waitStatus设置为Node.SIGNAL(也就是-1)
            compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
        }
        return false;
    }




private void unparkSuccessor(Node node) {
    /*
     * If status is negative (i.e., possibly needing signal) try
     * to clear in anticipation of signalling.  It is OK if this
     * fails or if status is changed by waiting thread.
     */
    int ws = node.waitStatus;
    // 如果head节点当前waitStatus<0, 将其修改为0
    if (ws < 0)
        compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
    /*
     * Thread to unpark is held in successor, which is normally
     * just the next node.  But if cancelled or apparently null,
     * traverse backwards from tail to find the actual
     * non-cancelled successor.
     */
    // 下面的代码就是唤醒后继节点,但是有可能后继节点取消了等待(waitStatus==1)
    // 从队尾往前找,找到waitStatus<=0的所有节点中排在最前面的
   
    // 不一定是head的后继节点, 在shouldParkAfterFailedAcquire会把waitStatus>0的去掉
    Node s = node.next;
    if (s == null || s.waitStatus > 0) {
        s = null;
        // 从后往前找,仔细看代码,不必担心中间有节点取消(waitStatus==1)的情况
        for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
            if (t.waitStatus <= 0)
                s = t;
    }
    if (s != null)
        // 唤醒线程
        LockSupport.unpark(s.thread);
}
  private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
    LockSupport.park(this); // 线程会被被挂起在这里
    return Thread.interrupted();
}

公平锁的总结:

  1. 锁状态。我们要知道锁是不是被别的线程占有了,这个就是 state 的作用,它为 0 的时候代表没有线程占有锁,可以去争抢这个锁,用 CAS 将 state 设为 1,如果 CAS 成功,说明抢到了锁,这样其他线程就抢不到了,如果锁重入的话,state进行 +1 就可以,解锁就是减 1,直到 state 又变为 0,代表释放锁,所以 lock() 和 unlock() 必须要配对啊。然后唤醒等待队列中的第一个线程,让其来占有锁。

  2. 线程的阻塞和解除阻塞。AQS 中采用了 LockSupport.park(thread) 来挂起线程,用 unpark 来唤醒线程。

  3. 阻塞队列。因为争抢锁的线程可能很多,但是只能有一个线程拿到锁,其他的线程都必须等待,这个时候就需要一个 queue 来管理这些线程,AQS 用的是一个 FIFO 的队列,就是一个链表,每个 node 都持有后继节点的引用。

  4. 这里可以简单说下 waitStatus 中 SIGNAL(-1) 状态的意思,Doug Lea 注释的是:代表后继节点需要被唤醒。也就是说这个 waitStatus 其实代表的不是自己的状态,而是后继节点的状态,我们知道,每个 node 在入队的时候,都会把前驱节点的状态改为 SIGNAL,然后阻塞,等待被前驱唤醒。这里涉及的是两个问题:有线程取消了排队、唤醒操作。

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