AQS與ReentrantLock源碼

AQS

AbstractQuenedSynchronizer抽象的隊列式同步器。是除了java自帶的synchronized關(guān)鍵字之外的鎖機制。

  • AQS主要結(jié)構(gòu)



    AQS就是基于CLH隊列栋操,用volatile修飾共享變量state,線程通過CAS去改變狀態(tài)符,成功則獲取鎖成功呵晚,失敗則進入等待隊列(CLH隊列),等待被喚醒沫屡。

ReentrantLock源碼

  • ReentrantLock也是基于AQS實現(xiàn)的框架他的結(jié)構(gòu)為



    主要里面包含著一個sync來控制

  • lock方法(沒特殊標(biāo)志的都用公平鎖來講解,ReentrantLock初始化的時候其實是非公平鎖)
    public void lock() {
        sync.lock();
    }

        final void lock() {
            acquire(1);
        }

java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer#acquire
    public final void acquire(int arg) {
//tryAcquire(arg)嘗試獲取鎖饵隙,如果能獲取成功的話則!tryAcquire(arg)為false,&&后面的邏輯也不會執(zhí)行
//如果獲取失敗的話會執(zhí)行 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))添加入進入隊列
        if (!tryAcquire(arg) &&
            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
            selfInterrupt();
    }

tryAcquire方法(可重入鎖實現(xiàn)地方)

        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
//獲取當(dāng)前上鎖的次數(shù)
            int c = getState();
            if (c == 0) {
//判斷他前面是否還有人排隊,如果沒有人的話嘗試獲取鎖
                if (!hasQueuedPredecessors() &&
                    compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
//可重入鎖實現(xiàn)地方沮脖,判斷當(dāng)前獲取鎖的線程是不是持有線程金矛,如果是的話則加一層鎖
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0)
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }

進隊列方法acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))方法

    private Node addWaiter(Node mode) {
//新建一個node
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
//尾巴節(jié)點
        Node pred = tail;
        if (pred != null) {
            node.prev = pred;
            if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                pred.next = node;
                return node;
            }
        }
//如果tail節(jié)點為空,說明是第一次入隊勺届,還沒有初始化驶俊,則初始化隊列
        enq(node);
        return node;
    }

    private Node enq(final Node node) {
        for (;;) {
//t置為當(dāng)前tail的指針
            Node t = tail;
            if (t == null) { 
//第一次進來初始化頭尾節(jié)點(初始化頭結(jié)點之后再復(fù)制尾巴節(jié)點)
                if (compareAndSetHead(new Node()))
                    tail = head;
            } else {
//第一次循環(huán)完后,將
                node.prev = t;
//將tail置為node節(jié)點的指針(雖然上面把tail的指針復(fù)制給了t免姿,但是這邊直接改變了tail的指針饼酿,跟t沒干系,t還是指向原來的tail指針)
                if (compareAndSetTail(t, node)) {
                    t.next = node;
                    return t;
                }
            }
        }
    }


    final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
        boolean failed = true;
        try {
            boolean interrupted = false;
            for (;;) {
//獲取前置節(jié)點
                final Node p = node.predecessor();
//如果他的前置節(jié)點是head節(jié)點胚膊,則再嘗試獲取鎖
                if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                    setHead(node);
                    p.next = null; // help GC
                    failed = false;
                    return interrupted;
                }
//如果獲取不到鎖
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                    parkAndCheckInterrupt())
                    interrupted = true;
            }
        } finally {
            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.
             * 節(jié)點已經(jīng)設(shè)置好為 Node.SIGNAL狀態(tài)故俐,可以放心停止線程
             */
            return true;
        if (ws > 0) {
            /*
             * Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and indicate retry.
             * 前置節(jié)點已經(jīng)cancel了,直接剔除
             */
            do {
                node.prev = pred = pred.prev;
            } while (pred.waitStatus > 0);
            pred.next = node;
        } else {
            /*
             * 將他的waitStatus置為SIGNAL
             */
            compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
        }
        return false;
    }

    private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
        LockSupport.park(this);
        return Thread.interrupted();
    }
    public static void park(Object blocker) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        setBlocker(t, blocker);
//停止線程
        UNSAFE.park(false, 0L);
        setBlocker(t, null);
    }
  • unlock解鎖方法
調(diào)用 sync.release(1);
    public void unlock() {
        sync.release(1);
    }

    public final boolean release(int arg) {
//釋放鎖
        if (tryRelease(arg)) {
            Node h = head;
            if (h != null && h.waitStatus != 0)
//喚醒等待線程
                unparkSuccessor(h);
            return true;
        }
        return false;
    }

        protected final boolean tryRelease(int releases) {
            int c = getState() - releases;
            if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
                throw new IllegalMonitorStateException();
            boolean free = false;
//當(dāng)前的鎖持有數(shù)為0時(重入的話C可能不等于0)紊婉,則釋放鎖药版,返回true
            if (c == 0) {
                free = true;
                setExclusiveOwnerThread(null);
            }
//設(shè)置當(dāng)前的鎖狀態(tài)為剩余c
            setState(c);
            return free;
        }

    private void unparkSuccessor(Node node) {
        int ws = node.waitStatus;
        if (ws < 0)
            compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
        Node s = node.next;
        if (s == null || s.waitStatus > 0) {
            s = null;
            for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
                if (t.waitStatus <= 0)
                    s = t;
        }
        if (s != null)
            LockSupport.unpark(s.thread);
    }
//當(dāng)調(diào)用線程的unpark方法后會進入到休眠之前的方法
    final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
...
            for (;;) {
//喚醒后會進入該自旋方法
//獲取前置節(jié)點
                final Node p = node.predecessor();
//如果他的前置節(jié)點是head節(jié)點,則再嘗試獲取鎖
                if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                    setHead(node);
                    p.next = null; // help GC
                    failed = false;
                    return interrupted;
                }
            }
        }
    }

    private void setHead(Node node) {
//將head修改為該節(jié)點的前置節(jié)點
        head = node;
//置空
        node.thread = null;
        node.prev = null;
    }
  • 公平鎖與非公平鎖的差別,
    1肩榕、非公平鎖在lock調(diào)用的時候會直接嘗試獲取鎖刚陡,不會看隊列前面有沒有等待的惩妇,公平鎖則是要看前面有沒有已經(jīng)在排隊的
    非公平鎖他嘗試獲取不到鎖之后也會進入CLH隊列,如果進入到隊列之后就是排隊了筐乳。這個跟公平鎖是一樣的

    static final class NonfairSync extends Sync {
        private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;

        final void lock() {
//差異1歌殃、非公平鎖一進來就會嘗試獲取鎖,如果沒有獲取到鎖才進入隊列
            if (compareAndSetState(0, 1))
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            else
                acquire(1);
        }

        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            return nonfairTryAcquire(acquires);
        }
    }
        final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {
                if (compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0) // overflow
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }


    static final class FairSync extends Sync {
        private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;

        final void lock() {
            acquire(1);
        }
        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {
//差異2蝙云、公平鎖這邊會判斷前面是否還有節(jié)點氓皱,非公平鎖不會判斷嗎,直接cas嘗試獲取
                if (!hasQueuedPredecessors() &&
                    compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0)
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }
    }

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