简单讲就是两句话:
1、是什么?
AQS就是一个工具类,算是在并发情况下规范了对“资源”或者说“数据”操作的一种机制或者说是规范。专业一点的叫法是:抽象队列同步器
2、这玩意干啥呢?
AQS是给JAVA一系列锁以及同步器或者同步对象的底层提供了实现的框架,你也可以理解成为一种规范。就比如实现像ReentrantLock,CountDownLatch,Semaphore这样的工具。
来提供一下网上比较多的两句话:
AQS是什么:AQS,是AbstractQueuedSynchronizer简称,直翻过来叫抽象的队列式同步器
, 也可以称作队列同步器,它是java.util.concurrent.lock包下的一个工具类。直观来讲,AQS是Java提供的一个类,这个类是被Abstract修饰的,需要被子类继承。也就是说AQS是Java并发中用以解决多线程访问共享资源问题的同步机制的基本的框架(或者说是一种规范),为Java并发同步组件提供统一的底层支持。即,AQS是个为各个同步组件提供基本框架的一个抽象类。
AQS做了什么:提供解决同步问题的基础框架
。AQS类内维护了一个volatile int型的变量state,用于表示同步状态(锁的释放与获取),同时提供了一些列诸如getstate、setstate、compareAndSetState的方法来管理该同步状态,这些方法是子类中需要重写的部分,并且,AQS提供了模板方法去调用这些重写的方法;另外,AQS用一个虚拟的CLH FIFO的双向队列来管理被阻塞的线程。
概念: 抽象队列同步器,是Java一系列锁以及同步器的底层实现框架
作用: 实现像ReentrantLock,CountDownLatch,Semaphore这样的工具
提供一个抽象的概要图,看不懂没关系,网上很多这个图,多看看就好了
简单说下:
1、就是通过state
维护或者标记资源来实现同步处理的模式(独占或者共享)
2、维护一个队列来解决并发时的多个线程问题。
AQS维护了一个volatile int state(代表共享资源)和一个FIFO线程等待队列(多线程争用资源被阻塞时会进入此队列)。这里volatile是核心关键词,具体volatile的语义,在此不述。state的访问方式有三种:
AQS定义两种资源共享方式:Exclusive
(独占,只有一个线程能执行,如ReentrantLock)和Share
(共享,多个线程可同时执行,如Semaphore/CountDownLatch)。
不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。自定义同步器在实现时只需要实现共享资源state的获取与释放方式即可
,至于具体线程等待队列的维护(如获取资源失败入队/唤醒出队等),AQS已经在顶层实现好了。自定义同步器实现时主要实现以下几种方法:
再以CountDownLatch以例,任务分为N个子线程去执行,state也初始化为N(注意N要与线程个数一致)。这N个子线程是并行执行的,每个子线程执行完后countDown()一次,state会CAS减1。等到所有子线程都执行完后(即state=0),会unpark()主调用线程,然后主调用线程就会从await()函数返回,继续后余动作。
一般来说,自定义同步器要么是独占方法,要么是共享方式
,他们也只需实现tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一种即可。但AQS也支持自定义同步器同时实现独占和共享两种方式,如ReentrantReadWriteLock。
有点长,我觉得你也希望自己的长。。。。所以不急,慢慢看!
/**
* 头节点
*/
private transient volatile Node head;
/**
* 尾节点
*/
private transient volatile Node tail;
/**
* 用户自定义线程状态,该状态用于各种同步器的实现,例如ReentrantLock的state就代表是否获取到资源和已重入 * 次数
*/
private volatile int state;
/**
* 阻塞队列节点对象,可以看出AQS是一个FIFO的双向队列
*/
static final class Node {
/**
* 标记该线程是获取共享资源时被阻塞放入AQS队列的
*/
static final Node SHARED = new Node();
/**
* 标记该线程时获取独占资源时被阻塞放入AQS队列的
*/
static final Node EXCLUSIVE = null;
/**
* 线程被取消了
*/
static final int CANCELLED = 1;
/**
* 线程需要被唤醒
*/
static final int SIGNAL = -1;
/**
* 线程在条件队列里面等待
*/
static final int CONDITION = -2;
/**
* 释放共享资源时需要通知其他结点
*/
static final int PROPAGATE = -3;
/**
* 记录当前线程等待状态:
* 1, CANCELLED: 线程被取消了
* -1, SIGNAL: 线程需要被唤醒
* -2, CONDITION: 线程在条件队列里面等待
* -3, PROPAGATE: 释放共享资源时需要通知其他结点
*/
volatile int waitStatus;
/**
* 前驱节点
*/
volatile Node prev;
/**
* 后继结点
*/
volatile Node next;
/**
* 用来存放进入AQS里面的线程
*/
volatile Thread thread;
/**
* 下一个等待者
*/
Node nextWaiter;
/**
* 当前线程是否是共享线程
*/
final boolean isShared() {
return nextWaiter == SHARED;
}
/**
* 获取前一个节点
*/
final Node predecessor() throws NullPointerException {
Node p = prev;
if (p == null)
throw new NullPointerException();
else
return p;
}
Node() {
}
/**
* 设置线程类型:
* 1, shared
* 2, exclusive
*/
Node(Thread thread, Node mode) {
this.nextWaiter = mode;
this.thread = thread;
}
/**
* 设置线程状态:
* 1, cancelled
* -1, signel
* -2, condition
* -3, propagate
*/
Node(Thread thread, int waitStatus) {
this.waitStatus = waitStatus;
this.thread = thread;
}
}
这里我们说下Node。Node结点是对每一个等待获取资源的线程的封装,其包含了需要同步的线程本身及其等待状态,如是否被阻塞、是否等待唤醒、是否已经被取消等。变量waitStatus则表示当前Node结点的等待状态,共有5种取值CANCELLED、SIGNAL、CONDITION、PROPAGATE、0。
CANCELLED(1):表示当前结点已取消调度。当timeout或被中断(响应中断的情况下),会触发变更为此状态,进入该状态后的结点将不会再变化。
SIGNAL(-1):表示后继结点在等待当前结点唤醒。后继结点入队时,会将前继结点的状态更新为SIGNAL。
CONDITION(-2):表示结点等待在Condition上,当其他线程调用了Condition的signal()方法后,CONDITION状态的结点将从等待队列转移到同步队列中,等待获取同步锁。
PROPAGATE(-3):共享模式下,前继结点不仅会唤醒其后继结点,同时也可能会唤醒后继的后继结点。
0:新结点入队时的默认状态。
注意,负值表示结点处于有效等待状态,而正值表示结点已被取消。所以源码中很多地方用>0、<0来判断结点的状态是否正常。
在AQS中,对于资源的获取可以分为共享式和独占式
共享式: 该资源可以同时被多个线程所持有,但是如果超出所定义的范围就会被放入到阻塞队列中
独占式: 该资源每次只能有一个线程所持有,其他请求该资源的线程都会被加入到阻塞队列中
获取资源: 由子类实现获取资源的逻辑,如果获取成功,直接修改state值
获取失败,首先将当前线程包装为一个独占式的线程节点,然后插入到队列尾部,再使用CLH算法,不断轮询获取资源,如果成功则返回,在过程中如果线程被中断是不会响应的(除了使用Condition将当前线程放到条件队列中,然后取消当前线程的状态)
此方法是独占模式下线程获取共享资源的顶层入口。如果获取到资源,线程直接返回,否则进入等待队列,直到获取到资源为止,且整个过程忽略中断的影响。这也正是lock()的语义,当然不仅仅只限于lock()。获取到资源后,线程就可以去执行其临界区代码了。下面是acquire()的源码:
public final void acquire(int arg) {
/**
* 先试图获取资源,如果获取不到,则将其放入队列,并且使用LockSupport的park阻塞当前线程
*/
if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
函数流程如下:
此方法尝试去获取独占资源。如果获取成功,则直接返回true,否则直接返回false。这也正是tryLock()的语义,还是那句话,当然不仅仅只限于tryLock()。如下是tryAcquire()的源码:
1 protected boolean tryAcquire(int arg) {
2 throw new UnsupportedOperationException();
3 }
什么?直接throw异常?说好的功能呢?好吧,还记得概述里讲的AQS只是一个框架,具体资源的获取/释放方式交由自定义同步器去实现吗
?就是这里了!!!AQS这里只定义了一个接口,具体资源的获取交由自定义同步器去实现了(通过state的get/set/CAS)!!!至于能不能重入,能不能加塞,那就看具体的自定义同步器怎么去设计了!!!当然,自定义同步器在进行资源访问时要考虑线程安全的影响。
这里之所以没有定义成abstract,是因为独占模式下只用实现tryAcquire-tryRelease,而共享模式下只用实现tryAcquireShared-tryReleaseShared。如果都定义成abstract,那么每个模式也要去实现另一模式下的接口。说到底,Doug Lea还是站在咱们开发者的角度,尽量减少不必要的工作量。
此方法用于将当前线程加入到等待队列的队尾,并返回当前线程所在的结点。还是上源码吧:
private Node addWaiter(Node mode) {
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
Node pred = tail;
//尾节点不为空,将当前节点插入到队列尾部
if (pred != null) {
node.prev = pred;
//CAS将当前线程插入到队列尾部,如果成功直接返回
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
pred.next = node;
return node;
}
}
/**
* 尾节点为空或者插入到尾节点失败,则使用死循环一直尝试往队列中插入节点,直至成功
*/
enq(node);
return node;
}
此方法用于将node加入队尾。源码如下:
private Node enq(final Node node) {
for (; ; ) {
Node t = tail;
//1, 尾节点为空
if (t == null) {
//2, 设置头节点(CAS),并且将头节点和尾节点置为一致
if (compareAndSetHead(new Node()))
tail = head;
} else {
//3, 连接当前节点和尾节点
node.prev = t;
//4, 将尾节点设置为t,并且再连接t和尾节点
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t;
}
}
}
}
如果你看过AtomicInteger.getAndIncrement()函数源码,那么相信你一眼便看出这段代码的精华。CAS自旋volatile变量
,是一种很经典的用法。还不太了解的,自己去百度一下吧。
OK,通过tryAcquire()和addWaiter(),该线程获取资源失败,已经被放入等待队列尾部了。聪明的你立刻应该能想到该线程下一部该干什么了吧:进入等待状态休息,直到其他线程彻底释放资源后唤醒自己,自己再拿到资源,然后就可以去干自己想干的事了
。没错,就是这样!是不是跟医院排队拿号有点相似~~acquireQueued()就是干这件事:在等待队列中排队拿号(中间没其它事干可以休息),直到拿到号后再返回
。这个函数非常关键,还是上源码吧:
/**
* 该方法主要用来已独占不间断的方式获取队列中已存在的线程.
* 使线程在队列中获取资源,一直获取到资源后再返回,如果在过程中被中断,则返回true,返回到上一级被阻塞,否则返回false
* CLH锁: 是一个基于单链表的高性能,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
*/
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;//标记是否成功拿到资源
try {
boolean interrupted = false;//标记等待过程中是否被中断过
for (; ; ) {
/**
* 获取当前节点的前一个节点,
* CLH关键,一直获取当前节点的前驱节点并处于自旋状态
*/
final Node p = node.predecessor();//拿到前驱
/**
* 如果p为头节点,然后当前节点尝试去获取资源,
* 如果获取成功,然后设置当前节点为头节点
*/
if (p == head && tryAcquire(arg)) {//如果前驱是head,即该结点已成老二,那么便有资格去尝试获取资源(可能是老大释放完资源唤醒自己的,当然也可能被interrupt了)。
//头节点为当前节点
setHead(node);//拿到资源后,将head指向该结点。所以head所指的标杆结点,就是当前获取到资源的那个结点或null。
//出队
p.next = null; // setHead中node.prev已置为null,此处再将head.next置为null,就是为了方便GC回收以前的head结点。也就意味着之前拿完资源的结点出队了!
failed = false;// 成功获取资源
return interrupted;//返回等待过程中是否被中断过
}
/**
* 根据当前线程的状态值判断当前线程是否应该被阻塞,
* 如果为true则将当前线程阻塞并且将当前线程的终端标记位擦除
* 再到条件块内设置中断标记(并非本线程)
*/
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) //如果自己可以休息了,就通过park()进入waiting状态,直到被unpark()。如果不可中断的情况下被中断了,那么会从park()中醒过来,发现拿不到资源,从而继续进入park()等待。
interrupted = true;//如果等待过程中被中断过,哪怕只有那么一次,就将interrupted标记为true
}
} finally {
/**
* 当前线程被中断,设置当前线程的状态为被取消
*/
if (failed)// 如果等待过程中没有成功获取资源(如timeout,或者可中断的情况下被中断了),那么取消结点在队列中的等待。
cancelAcquire(node);
}
}
到这里了,我们先不急着总结acquireQueued()的函数流程,先看看shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt()具体干些什么。
此方法主要用于检查状态,看看自己是否真的可以去休息了(进入waiting状态,如果线程状态转换不熟,可以参考本人上一篇写的Thread详解),万一队列前边的线程都放弃了只是瞎站着,那也说不定,对吧!
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
int ws = pred.waitStatus;//拿到前驱的状态
if (ws == Node.SIGNAL)
//如果已经告诉前驱拿完号后通知自己一下,那就可以安心休息了
return true;
if (ws > 0) {
/*
* 如果前驱放弃了,那就一直往前找,直到找到最近一个正常等待的状态,并排在它的后边。
* 注意:那些放弃的结点,由于被自己“加塞”到它们前边,它们相当于形成一个无引用链,稍后就会被保安大叔赶走了(GC回收)!
*/
do {
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else {
//如果前驱正常,那就把前驱的状态设置成SIGNAL,告诉它拿完号后通知自己一下。有可能失败,人家说不定刚刚释放完呢!
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}
整个流程中,如果前驱结点的状态不是SIGNAL,那么自己就不能安心去休息,需要去找个安心的休息点,同时可以再尝试下看有没有机会轮到自己拿号。
如果线程找好安全休息点后,那就可以安心去休息了。此方法就是让线程去休息,真正进入等待状态。
1 private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
2 LockSupport.park(this);//调用park()使线程进入waiting状态
3 return Thread.interrupted();//如果被唤醒,查看自己是不是被中断的。
4 }
park()会让当前线程进入waiting状态。在此状态下,有两种途径可以唤醒该线程:1)被unpark();2)被interrupt()。(再说一句,如果线程状态转换不熟,可以参考本人写的Thread详解)。需要注意的是,Thread.interrupted()会清除当前线程的中断标记位。
OK,看了shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt(),现在让我们再回到acquireQueued(),总结下该函数的具体流程:
acquireQueued()分析完之后,我们接下来再回到acquire()!再贴上它的源码吧:
1 public final void acquire(int arg) {
2 if (!tryAcquire(arg) &&
3 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
4 selfInterrupt();
5 }
再来总结下它的流程吧:
至此,acquire()的流程终于算是告一段落了。这也就是ReentrantLock.lock()的流程,不信你去看其lock()源码吧,整个函数就是一条acquire(1)!!!
上一小节已经把acquire()说完了,这一小节就来讲讲它的反操作release()吧。此方法是独占模式下线程释放共享资源的顶层入口。它会释放指定量的资源,如果彻底释放了(即state=0),它会唤醒等待队列里的其他线程来获取资源。这也正是unlock()的语义,当然不仅仅只限于unlock()。下面是release()的源码:
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;//找到头结点
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);//唤醒等待队列里的下一个线程
return true;
}
return false;
}
逻辑并不复杂。它调用tryRelease()来释放资源。有一点需要注意的是,它是根据tryRelease()的返回值来判断该线程是否已经完成释放掉资源了!所以自定义同步器在设计tryRelease()的时候要明确这一点!!
此方法尝试去释放指定量的资源。下面是tryRelease()的源码:
1 protected boolean tryRelease(int arg) {
2 throw new UnsupportedOperationException();
3 }
跟tryAcquire()一样,这个方法是需要独占模式的自定义同步器去实现的。正常来说,tryRelease()都会成功的,因为这是独占模式,该线程来释放资源,那么它肯定已经拿到独占资源了,直接减掉相应量的资源即可(state-=arg),也不需要考虑线程安全的问题。但要注意它的返回值,上面已经提到了,release()是根据tryRelease()的返回值来判断该线程是否已经完成释放掉资源了!
所以自义定同步器在实现时,如果已经彻底释放资源(state=0),要返回true,否则返回false。
此方法用于唤醒等待队列中下一个线程。下面是源码:
private void unparkSuccessor(Node node) {
//这里,node一般为当前线程所在的结点。
int ws = node.waitStatus;
if (ws < 0)//置零当前线程所在的结点状态,允许失败。
compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
Node s = node.next;//找到下一个需要唤醒的结点s
if (s == null || s.waitStatus > 0) {//如果为空或已取消
s = null;
for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev) // 从后向前找。
if (t.waitStatus <= 0)//从这里可以看出,<=0的结点,都是还有效的结点。
s = t;
}
if (s != null)
LockSupport.unpark(s.thread);//唤醒
}
这个函数并不复杂。一句话概括:用unpark()唤醒等待队列中最前边的那个未放弃线程
,这里我们也用s来表示吧。此时,再和acquireQueued()联系起来,s被唤醒后,进入if (p == head && tryAcquire(arg))的判断(即使p!=head也没关系,它会再进入shouldParkAfterFailedAcquire()寻找一个安全点。这里既然s已经是等待队列中最前边的那个未放弃线程了,那么通过shouldParkAfterFailedAcquire()的调整,s也必然会跑到head的next结点,下一次自旋p==head就成立啦),然后s把自己设置成head标杆结点,表示自己已经获取到资源了,acquire()也返回了!!And then, DO what you WANT!
release()是独占模式下线程释放共享资源的顶层入口。它会释放指定量的资源,如果彻底释放了(即state=0),它会唤醒等待队列里的其他线程来获取资源。
74楼的朋友提了一个非常有趣的问题:如果获取锁的线程在release时异常了,没有unpark队列中的其他结点,这时队列中的其他结点会怎么办?是不是没法再被唤醒了?
答案是YES(测试程序详见76楼)!!!这时,队列中等待锁的线程将永远处于park状态,无法再被唤醒!!!但是我们再回头想想,获取锁的线程在什么情形下会release抛出异常呢??
想看这个问题的可以看下我参考的原文地址:https://www.cnblogs.com/waterystone/p/4920797.html
获取资源: 和独占式相似,不同之处在于,共享式会对修改后的state值进行判断,如果大于0表示还可以继续获取(即共享也不是所有人都可以获取,有一定的限量)
释放资源: 和独占式的区别在于,只有头节点处于待唤醒状态时才会释放
此方法是共享模式下线程获取共享资源的顶层入口。它会获取指定量的资源,获取成功则直接返回,获取失败则进入等待队列,直到获取到资源为止,整个过程忽略中断。下面是acquireShared()的源码:
public final void acquireShared(int arg) {
if (tryAcquireShared(arg) < 0)
doAcquireShared(arg);
}
这里tryAcquireShared()依然需要自定义同步器去实现。但是AQS已经把其返回值的语义定义好了:负值代表获取失败;0代表获取成功,但没有剩余资源;正数表示获取成功,还有剩余资源,其他线程还可以去获取。所以这里acquireShared()的流程就是:
此方法用于将当前线程加入等待队列尾部休息,直到其他线程释放资源唤醒自己,自己成功拿到相应量的资源后才返回。下面是doAcquireShared()的源码:
private void doAcquireShared(int arg) {
final Node node = addWaiter(Node.SHARED);//加入队列尾部
boolean failed = true;//是否成功标志
try {
boolean interrupted = false;//等待过程中是否被中断过的标志
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();//前驱
if (p == head) {//如果到head的下一个,因为head是拿到资源的线程,此时node被唤醒,很可能是head用完资源来唤醒自己的
int r = tryAcquireShared(arg);//尝试获取资源
if (r >= 0) {//成功
setHeadAndPropagate(node, r);//将head指向自己,还有剩余资源可以再唤醒之后的线程
p.next = null; // help GC
if (interrupted)//如果等待过程中被打断过,此时将中断补上。
selfInterrupt();
failed = false;
return;
}
}
//判断状态,寻找安全点,进入waiting状态,等着被unpark()或interrupt()
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
有木有觉得跟acquireQueued()很相似?对,其实流程并没有太大区别。只不过这里将补中断的selfInterrupt()放到doAcquireShared()里了,而独占模式是放到acquireQueued()之外,其实都一样,不知道Doug Lea是怎么想的。
跟独占模式比,还有一点需要注意的是,这里只有线程是head.next时(“老二”),才会去尝试获取资源,有剩余的话还会唤醒之后的队友。那么问题就来了,假如老大用完后释放了5个资源,而老二需要6个,老三需要1个,老四需要2个。老大先唤醒老二,老二一看资源不够,他是把资源让给老三呢,还是不让?答案是否定的!老二会继续park()等待其他线程释放资源,也更不会去唤醒老三和老四了。独占模式,同一时刻只有一个线程去执行,这样做未尝不可;但共享模式下,多个线程是可以同时执行的,现在因为老二的资源需求量大,而把后面量小的老三和老四也都卡住了。当然,这并不是问题,只是AQS保证严格按照入队顺序唤醒罢了(保证公平,但降低了并发)。
private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
Node h = head;
setHead(node);//head指向自己
//如果还有剩余量,继续唤醒下一个邻居线程
if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0) {
Node s = node.next;
if (s == null || s.isShared())
doReleaseShared();
}
}
此方法在setHead()的基础上多了一步,就是自己苏醒的同时,如果条件符合(比如还有剩余资源),还会去唤醒后继结点,毕竟是共享模式!
doReleaseShared()我们留着下一小节的releaseShared()里来讲。
OK,至此,acquireShared()也要告一段落了。让我们再梳理一下它的流程:
上一小节已经把acquireShared()说完了,这一小节就来讲讲它的反操作releaseShared()吧。此方法是共享模式下线程释放共享资源的顶层入口。它会释放指定量的资源,如果成功释放且允许唤醒等待线程,它会唤醒等待队列里的其他线程来获取资源。下面是releaseShared()的源码:
public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {//尝试释放资源
doReleaseShared();//唤醒后继结点
return true;
}
return false;
}
此方法的流程也比较简单,一句话:释放掉资源后,唤醒后继。跟独占模式下的release()相似,但有一点稍微需要注意:独占模式下的tryRelease()在完全释放掉资源(state=0)后,才会返回true去唤醒其他线程,这主要是基于独占下可重入的考量;而共享模式下的releaseShared()则没有这种要求,共享模式实质就是控制一定量的线程并发执行,那么拥有资源的线程在释放掉部分资源时就可以唤醒后继等待结点。例如,资源总量是13,A(5)和B(7)分别获取到资源并发运行,C(4)来时只剩1个资源就需要等待。A在运行过程中释放掉2个资源量,然后tryReleaseShared(2)返回true唤醒C,C一看只有3个仍不够继续等待;随后B又释放2个,tryReleaseShared(2)返回true唤醒C,C一看有5个够自己用了,然后C就可以跟A和B一起运行。而ReentrantReadWriteLock读锁的tryReleaseShared()只有在完全释放掉资源(state=0)才返回true,所以自定义同步器可以根据需要决定tryReleaseShared()的返回值。
此方法主要用于唤醒后继。下面是它的源码:
private void doReleaseShared() {
for (;;) {
Node h = head;
if (h != null && h != tail) {
int ws = h.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL) {
if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
continue;
unparkSuccessor(h);//唤醒后继
}
else if (ws == 0 &&
!compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
continue;
}
if (h == head)// head发生变化
break;
}
}
本节我们详解了独占和共享两种模式下获取-释放资源(acquire-release、acquireShared-releaseShared)的源码,相信大家都有一定认识了。值得注意的是,acquire()和acquireShared()两种方法下,线程在等待队列中都是忽略中断的。AQS也支持响应中断的,acquireInterruptibly()/acquireSharedInterruptibly()即是,相应的源码跟acquire()和acquireShared()差不多,这里就不再详解了。
Mutex是一个不可重入的互斥锁实现。锁资源(AQS里的state)只有两种状态:0表示未锁定,1表示锁定。下边是Mutex的核心源码:
class Mutex implements Lock, java.io.Serializable {
// 自定义同步器
private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
// 判断是否锁定状态
protected boolean isHeldExclusively() {
return getState() == 1;
}
// 尝试获取资源,立即返回。成功则返回true,否则false。
public boolean tryAcquire(int acquires) {
assert acquires == 1; // 这里限定只能为1个量
if (compareAndSetState(0, 1)) {//state为0才设置为1,不可重入!
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());//设置为当前线程独占资源
return true;
}
return false;
}
// 尝试释放资源,立即返回。成功则为true,否则false。
protected boolean tryRelease(int releases) {
assert releases == 1; // 限定为1个量
if (getState() == 0)//既然来释放,那肯定就是已占有状态了。只是为了保险,多层判断!
throw new IllegalMonitorStateException();
setExclusiveOwnerThread(null);
setState(0);//释放资源,放弃占有状态
return true;
}
}
// 真正同步类的实现都依赖继承于AQS的自定义同步器!
private final Sync sync = new Sync();
//lock<-->acquire。两者语义一样:获取资源,即便等待,直到成功才返回。
public void lock() {
sync.acquire(1);
}
//tryLock<-->tryAcquire。两者语义一样:尝试获取资源,要求立即返回。成功则为true,失败则为false。
public boolean tryLock() {
return sync.tryAcquire(1);
}
//unlock<-->release。两者语文一样:释放资源。
public void unlock() {
sync.release(1);
}
//锁是否占有状态
public boolean isLocked() {
return sync.isHeldExclusively();
}
}
同步类在实现时一般都将自定义同步器(sync)定义为内部类,供自己使用;而同步类自己(Mutex)则实现某个接口,对外服务。当然,接口的实现要直接依赖sync,它们在语义上也存在某种对应关系!!而sync只用实现资源state的获取-释放方式tryAcquire-tryRelelase,至于线程的排队、等待、唤醒等,上层的AQS都已经实现好了,我们不用关心。
除了Mutex,ReentrantLock/CountDownLatch/Semphore这些同步类的实现方式都差不多,不同的地方就在获取-释放资源的方式tryAcquire-tryRelelase。掌握了这点,AQS的核心便被攻破了!
OK,至此,整个AQS的讲解也要落下帷幕了。希望本文能够对学习Java并发编程的同学有所借鉴,中间写的有不对的地方,也欢迎讨论和指正~
参考文章:
https://www.cnblogs.com/waterystone/p/4920797.html
https://www.cnblogs.com/sourceAnalysis/p/13856100.html