From 2be829c35ae4e000fb76ed5543e29c55191c5cfd Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: guide Date: Mon, 6 Dec 2021 19:52:34 +0800 Subject: [PATCH] Update reentrantlock.md --- docs/java/concurrent/reentrantlock.md | 290 +++++++++++++------------- 1 file changed, 145 insertions(+), 145 deletions(-) diff --git a/docs/java/concurrent/reentrantlock.md b/docs/java/concurrent/reentrantlock.md index fad97ff4..4c6a48cf 100644 --- a/docs/java/concurrent/reentrantlock.md +++ b/docs/java/concurrent/reentrantlock.md @@ -11,13 +11,13 @@ tag: ## 前言 -Java中的大部分同步类(Lock、Semaphore、ReentrantLock等)都是基于AbstractQueuedSynchronizer(简称为AQS)实现的。AQS是一种提供了原子式管理同步状态、阻塞和唤醒线程功能以及队列模型的简单框架。本文会从应用层逐渐深入到原理层,并通过ReentrantLock的基本特性和ReentrantLock与AQS的关联,来深入解读AQS相关独占锁的知识点,同时采取问答的模式来帮助大家理解AQS。由于篇幅原因,本篇文章主要阐述AQS中独占锁的逻辑和Sync Queue,不讲述包含共享锁和Condition Queue的部分(本篇文章核心为AQS原理剖析,只是简单介绍了ReentrantLock,感兴趣同学可以阅读一下ReentrantLock的源码)。 +Java 中的大部分同步类(Lock、Semaphore、ReentrantLock 等)都是基于 AbstractQueuedSynchronizer(简称为 AQS)实现的。AQS 是一种提供了原子式管理同步状态、阻塞和唤醒线程功能以及队列模型的简单框架。本文会从应用层逐渐深入到原理层,并通过 ReentrantLock 的基本特性和 ReentrantLock 与 AQS 的关联,来深入解读 AQS 相关独占锁的知识点,同时采取问答的模式来帮助大家理解 AQS。由于篇幅原因,本篇文章主要阐述 AQS 中独占锁的逻辑和 Sync Queue,不讲述包含共享锁和 Condition Queue 的部分(本篇文章核心为 AQS 原理剖析,只是简单介绍了 ReentrantLock,感兴趣同学可以阅读一下 ReentrantLock 的源码)。 ## 1 ReentrantLock -### 1.1 ReentrantLock特性概览 +### 1.1 ReentrantLock 特性概览 -ReentrantLock意思为可重入锁,指的是一个线程能够对一个临界资源重复加锁。为了帮助大家更好地理解ReentrantLock的特性,我们先将ReentrantLock跟常用的Synchronized进行比较,其特性如下(蓝色部分为本篇文章主要剖析的点): +ReentrantLock 意思为可重入锁,指的是一个线程能够对一个临界资源重复加锁。为了帮助大家更好地理解 ReentrantLock 的特性,我们先将 ReentrantLock 跟常用的 Synchronized 进行比较,其特性如下(蓝色部分为本篇文章主要剖析的点): ![img](https://p0.meituan.net/travelcube/412d294ff5535bbcddc0d979b2a339e6102264.png) @@ -55,9 +55,9 @@ public void test () throw Exception { } ``` -### 1.2 ReentrantLock与AQS的关联 +### 1.2 ReentrantLock 与 AQS 的关联 -通过上文我们已经了解,ReentrantLock支持公平锁和非公平锁(关于公平锁和非公平锁的原理分析,可参考《[不可不说的Java“锁”事](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NjQ5MTI5OA==&mid=2651749434&idx=3&sn=5ffa63ad47fe166f2f1a9f604ed10091&chksm=bd12a5778a652c61509d9e718ab086ff27ad8768586ea9b38c3dcf9e017a8e49bcae3df9bcc8&scene=38#wechat_redirect)》),并且ReentrantLock的底层就是由AQS来实现的。那么ReentrantLock是如何通过公平锁和非公平锁与AQS关联起来呢? 我们着重从这两者的加锁过程来理解一下它们与AQS之间的关系(加锁过程中与AQS的关联比较明显,解锁流程后续会介绍)。 +通过上文我们已经了解,ReentrantLock 支持公平锁和非公平锁(关于公平锁和非公平锁的原理分析,可参考《[不可不说的 Java“锁”事](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NjQ5MTI5OA==&mid=2651749434&idx=3&sn=5ffa63ad47fe166f2f1a9f604ed10091&chksm=bd12a5778a652c61509d9e718ab086ff27ad8768586ea9b38c3dcf9e017a8e49bcae3df9bcc8&scene=38#wechat_redirect)》),并且 ReentrantLock 的底层就是由 AQS 来实现的。那么 ReentrantLock 是如何通过公平锁和非公平锁与 AQS 关联起来呢? 我们着重从这两者的加锁过程来理解一下它们与 AQS 之间的关系(加锁过程中与 AQS 的关联比较明显,解锁流程后续会介绍)。 非公平锁源码中的加锁流程如下: @@ -79,18 +79,18 @@ static final class NonfairSync extends Sync { 这块代码的含义为: -- 若通过CAS设置变量State(同步状态)成功,也就是获取锁成功,则将当前线程设置为独占线程。 -- 若通过CAS设置变量State(同步状态)失败,也就是获取锁失败,则进入Acquire方法进行后续处理。 +- 若通过 CAS 设置变量 State(同步状态)成功,也就是获取锁成功,则将当前线程设置为独占线程。 +- 若通过 CAS 设置变量 State(同步状态)失败,也就是获取锁失败,则进入 Acquire 方法进行后续处理。 第一步很好理解,但第二步获取锁失败后,后续的处理策略是怎么样的呢?这块可能会有以下思考: - 某个线程获取锁失败的后续流程是什么呢?有以下两种可能: -(1) 将当前线程获锁结果设置为失败,获取锁流程结束。这种设计会极大降低系统的并发度,并不满足我们实际的需求。所以就需要下面这种流程,也就是AQS框架的处理流程。 +(1) 将当前线程获锁结果设置为失败,获取锁流程结束。这种设计会极大降低系统的并发度,并不满足我们实际的需求。所以就需要下面这种流程,也就是 AQS 框架的处理流程。 (2) 存在某种排队等候机制,线程继续等待,仍然保留获取锁的可能,获取锁流程仍在继续。 -- 对于问题1的第二种情况,既然说到了排队等候机制,那么就一定会有某种队列形成,这样的队列是什么数据结构呢? +- 对于问题 1 的第二种情况,既然说到了排队等候机制,那么就一定会有某种队列形成,这样的队列是什么数据结构呢? - 处于排队等候机制中的线程,什么时候可以有机会获取锁呢? - 如果处于排队等候机制中的线程一直无法获取锁,还是需要一直等待吗,还是有别的策略来解决这一问题? @@ -100,7 +100,7 @@ static final class NonfairSync extends Sync { // java.util.concurrent.locks.ReentrantLock#FairSync static final class FairSync extends Sync { - ... + ... final void lock() { acquire(1); } @@ -108,41 +108,41 @@ static final class FairSync extends Sync { } ``` -看到这块代码,我们可能会存在这种疑问:Lock函数通过Acquire方法进行加锁,但是具体是如何加锁的呢? +看到这块代码,我们可能会存在这种疑问:Lock 函数通过 Acquire 方法进行加锁,但是具体是如何加锁的呢? -结合公平锁和非公平锁的加锁流程,虽然流程上有一定的不同,但是都调用了Acquire方法,而Acquire方法是FairSync和UnfairSync的父类AQS中的核心方法。 +结合公平锁和非公平锁的加锁流程,虽然流程上有一定的不同,但是都调用了 Acquire 方法,而 Acquire 方法是 FairSync 和 UnfairSync 的父类 AQS 中的核心方法。 -对于上边提到的问题,其实在ReentrantLock类源码中都无法解答,而这些问题的答案,都是位于Acquire方法所在的类AbstractQueuedSynchronizer中,也就是本文的核心——AQS。下面我们会对AQS以及ReentrantLock和AQS的关联做详细介绍(相关问题答案会在2.3.5小节中解答)。 +对于上边提到的问题,其实在 ReentrantLock 类源码中都无法解答,而这些问题的答案,都是位于 Acquire 方法所在的类 AbstractQueuedSynchronizer 中,也就是本文的核心——AQS。下面我们会对 AQS 以及 ReentrantLock 和 AQS 的关联做详细介绍(相关问题答案会在 2.3.5 小节中解答)。 ## 2 AQS -首先,我们通过下面的架构图来整体了解一下AQS框架: +首先,我们通过下面的架构图来整体了解一下 AQS 框架: ![](https://p1.meituan.net/travelcube/82077ccf14127a87b77cefd1ccf562d3253591.png) -- 上图中有颜色的为Method,无颜色的为Attribution。 -- 总的来说,AQS框架共分为五层,自上而下由浅入深,从AQS对外暴露的API到底层基础数据。 -- 当有自定义同步器接入时,只需重写第一层所需要的部分方法即可,不需要关注底层具体的实现流程。当自定义同步器进行加锁或者解锁操作时,先经过第一层的API进入AQS内部方法,然后经过第二层进行锁的获取,接着对于获取锁失败的流程,进入第三层和第四层的等待队列处理,而这些处理方式均依赖于第五层的基础数据提供层。 +- 上图中有颜色的为 Method,无颜色的为 Attribution。 +- 总的来说,AQS 框架共分为五层,自上而下由浅入深,从 AQS 对外暴露的 API 到底层基础数据。 +- 当有自定义同步器接入时,只需重写第一层所需要的部分方法即可,不需要关注底层具体的实现流程。当自定义同步器进行加锁或者解锁操作时,先经过第一层的 API 进入 AQS 内部方法,然后经过第二层进行锁的获取,接着对于获取锁失败的流程,进入第三层和第四层的等待队列处理,而这些处理方式均依赖于第五层的基础数据提供层。 -下面我们会从整体到细节,从流程到方法逐一剖析AQS框架,主要分析过程如下: +下面我们会从整体到细节,从流程到方法逐一剖析 AQS 框架,主要分析过程如下: ![](https://p1.meituan.net/travelcube/d2f7f7fffdc30d85d17b44266c3ab05323338.png) ### 2.1 原理概览 -AQS核心思想是,如果被请求的共享资源空闲,那么就将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程,将共享资源设置为锁定状态;如果共享资源被占用,就需要一定的阻塞等待唤醒机制来保证锁分配。这个机制主要用的是CLH队列的变体实现的,将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。 +AQS 核心思想是,如果被请求的共享资源空闲,那么就将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程,将共享资源设置为锁定状态;如果共享资源被占用,就需要一定的阻塞等待唤醒机制来保证锁分配。这个机制主要用的是 CLH 队列的变体实现的,将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。 -CLH:Craig、Landin and Hagersten队列,是单向链表,AQS中的队列是CLH变体的虚拟双向队列(FIFO),AQS是通过将每条请求共享资源的线程封装成一个节点来实现锁的分配。 +CLH:Craig、Landin and Hagersten 队列,是单向链表,AQS 中的队列是 CLH 变体的虚拟双向队列(FIFO),AQS 是通过将每条请求共享资源的线程封装成一个节点来实现锁的分配。 主要原理图如下: ![](https://p0.meituan.net/travelcube/7132e4cef44c26f62835b197b239147b18062.png) -AQS使用一个Volatile的int类型的成员变量来表示同步状态,通过内置的FIFO队列来完成资源获取的排队工作,通过CAS完成对State值的修改。 +AQS 使用一个 Volatile 的 int 类型的成员变量来表示同步状态,通过内置的 FIFO 队列来完成资源获取的排队工作,通过 CAS 完成对 State 值的修改。 -#### 2.1.1 AQS数据结构 +#### 2.1.1 AQS 数据结构 -先来看下AQS中最基本的数据结构——Node,Node即为上面CLH变体队列中的节点。 +先来看下 AQS 中最基本的数据结构——Node,Node 即为上面 CLH 变体队列中的节点。 ![](https://p1.meituan.net/travelcube/960271cf2b5c8a185eed23e98b72c75538637.png) @@ -153,8 +153,8 @@ AQS使用一个Volatile的int类型的成员变量来表示同步状态,通过 | waitStatus | 当前节点在队列中的状态 | | thread | 表示处于该节点的线程 | | prev | 前驱指针 | -| predecessor | 返回前驱节点,没有的话抛出npe | -| nextWaiter | 指向下一个处于CONDITION状态的节点(由于本篇文章不讲述Condition Queue队列,这个指针不多介绍) | +| predecessor | 返回前驱节点,没有的话抛出 npe | +| nextWaiter | 指向下一个处于 CONDITION 状态的节点(由于本篇文章不讲述 Condition Queue 队列,这个指针不多介绍) | | next | 后继指针 | 线程两种锁的模式: @@ -164,19 +164,19 @@ AQS使用一个Volatile的int类型的成员变量来表示同步状态,通过 | SHARED | 表示线程以共享的模式等待锁 | | EXCLUSIVE | 表示线程正在以独占的方式等待锁 | -waitStatus有下面几个枚举值: +waitStatus 有下面几个枚举值: -| 枚举 | 含义 | -| :-------- | :--------------------------------------------- | -| 0 | 当一个Node被初始化的时候的默认值 | -| CANCELLED | 为1,表示线程获取锁的请求已经取消了 | -| CONDITION | 为-2,表示节点在等待队列中,节点线程等待唤醒 | -| PROPAGATE | 为-3,当前线程处在SHARED情况下,该字段才会使用 | -| SIGNAL | 为-1,表示线程已经准备好了,就等资源释放了 | +| 枚举 | 含义 | +| :-------- | :----------------------------------------------- | +| 0 | 当一个 Node 被初始化的时候的默认值 | +| CANCELLED | 为 1,表示线程获取锁的请求已经取消了 | +| CONDITION | 为-2,表示节点在等待队列中,节点线程等待唤醒 | +| PROPAGATE | 为-3,当前线程处在 SHARED 情况下,该字段才会使用 | +| SIGNAL | 为-1,表示线程已经准备好了,就等资源释放了 | -#### 2.1.2 同步状态State +#### 2.1.2 同步状态 State -在了解数据结构后,接下来了解一下AQS的同步状态——State。AQS中维护了一个名为state的字段,意为同步状态,是由Volatile修饰的,用于展示当前临界资源的获锁情况。 +在了解数据结构后,接下来了解一下 AQS 的同步状态——State。AQS 中维护了一个名为 state 的字段,意为同步状态,是由 Volatile 修饰的,用于展示当前临界资源的获锁情况。 ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -186,63 +186,63 @@ private volatile int state; 下面提供了几个访问这个字段的方法: -| 方法名 | 描述 | -| :----------------------------------------------------------- | :------------------- | -| protected final int getState() | 获取State的值 | -| protected final void setState(int newState) | 设置State的值 | -| protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) | 使用CAS方式更新State | +| 方法名 | 描述 | +| :----------------------------------------------------------- | :---------------------- | +| protected final int getState() | 获取 State 的值 | +| protected final void setState(int newState) | 设置 State 的值 | +| protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) | 使用 CAS 方式更新 State | -这几个方法都是Final修饰的,说明子类中无法重写它们。我们可以通过修改State字段表示的同步状态来实现多线程的独占模式和共享模式(加锁过程)。 +这几个方法都是 Final 修饰的,说明子类中无法重写它们。我们可以通过修改 State 字段表示的同步状态来实现多线程的独占模式和共享模式(加锁过程)。 ![](https://p0.meituan.net/travelcube/27605d483e8935da683a93be015713f331378.png) ![](https://p0.meituan.net/travelcube/3f1e1a44f5b7d77000ba4f9476189b2e32806.png) -对于我们自定义的同步工具,需要自定义获取同步状态和释放状态的方式,也就是AQS架构图中的第一层:API层。 +对于我们自定义的同步工具,需要自定义获取同步状态和释放状态的方式,也就是 AQS 架构图中的第一层:API 层。 -## 2.2 AQS重要方法与ReentrantLock的关联 +## 2.2 AQS 重要方法与 ReentrantLock 的关联 -从架构图中可以得知,AQS提供了大量用于自定义同步器实现的Protected方法。自定义同步器实现的相关方法也只是为了通过修改State字段来实现多线程的独占模式或者共享模式。自定义同步器需要实现以下方法(ReentrantLock需要实现的方法如下,并不是全部): +从架构图中可以得知,AQS 提供了大量用于自定义同步器实现的 Protected 方法。自定义同步器实现的相关方法也只是为了通过修改 State 字段来实现多线程的独占模式或者共享模式。自定义同步器需要实现以下方法(ReentrantLock 需要实现的方法如下,并不是全部): | 方法名 | 描述 | | :------------------------------------------ | :----------------------------------------------------------- | -| protected boolean isHeldExclusively() | 该线程是否正在独占资源。只有用到Condition才需要去实现它。 | -| protected boolean tryAcquire(int arg) | 独占方式。arg为获取锁的次数,尝试获取资源,成功则返回True,失败则返回False。 | -| protected boolean tryRelease(int arg) | 独占方式。arg为释放锁的次数,尝试释放资源,成功则返回True,失败则返回False。 | -| protected int tryAcquireShared(int arg) | 共享方式。arg为获取锁的次数,尝试获取资源。负数表示失败;0表示成功,但没有剩余可用资源;正数表示成功,且有剩余资源。 | -| protected boolean tryReleaseShared(int arg) | 共享方式。arg为释放锁的次数,尝试释放资源,如果释放后允许唤醒后续等待结点返回True,否则返回False。 | +| protected boolean isHeldExclusively() | 该线程是否正在独占资源。只有用到 Condition 才需要去实现它。 | +| protected boolean tryAcquire(int arg) | 独占方式。arg 为获取锁的次数,尝试获取资源,成功则返回 True,失败则返回 False。 | +| protected boolean tryRelease(int arg) | 独占方式。arg 为释放锁的次数,尝试释放资源,成功则返回 True,失败则返回 False。 | +| protected int tryAcquireShared(int arg) | 共享方式。arg 为获取锁的次数,尝试获取资源。负数表示失败;0 表示成功,但没有剩余可用资源;正数表示成功,且有剩余资源。 | +| protected boolean tryReleaseShared(int arg) | 共享方式。arg 为释放锁的次数,尝试释放资源,如果释放后允许唤醒后续等待结点返回 True,否则返回 False。 | -一般来说,自定义同步器要么是独占方式,要么是共享方式,它们也只需实现tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一种即可。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。ReentrantLock是独占锁,所以实现了tryAcquire-tryRelease。 +一般来说,自定义同步器要么是独占方式,要么是共享方式,它们也只需实现 tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared 中的一种即可。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。ReentrantLock 是独占锁,所以实现了 tryAcquire-tryRelease。 -以非公平锁为例,这里主要阐述一下非公平锁与AQS之间方法的关联之处,具体每一处核心方法的作用会在文章后面详细进行阐述。 +以非公平锁为例,这里主要阐述一下非公平锁与 AQS 之间方法的关联之处,具体每一处核心方法的作用会在文章后面详细进行阐述。 ![](https://p1.meituan.net/travelcube/b8b53a70984668bc68653efe9531573e78636.png) -为了帮助大家理解ReentrantLock和AQS之间方法的交互过程,以非公平锁为例,我们将加锁和解锁的交互流程单独拎出来强调一下,以便于对后续内容的理解。 +为了帮助大家理解 ReentrantLock 和 AQS 之间方法的交互过程,以非公平锁为例,我们将加锁和解锁的交互流程单独拎出来强调一下,以便于对后续内容的理解。 ![](https://p1.meituan.net/travelcube/7aadb272069d871bdee8bf3a218eed8136919.png) 加锁: -- 通过ReentrantLock的加锁方法Lock进行加锁操作。 -- 会调用到内部类Sync的Lock方法,由于Sync#lock是抽象方法,根据ReentrantLock初始化选择的公平锁和非公平锁,执行相关内部类的Lock方法,本质上都会执行AQS的Acquire方法。 -- AQS的Acquire方法会执行tryAcquire方法,但是由于tryAcquire需要自定义同步器实现,因此执行了ReentrantLock中的tryAcquire方法,由于ReentrantLock是通过公平锁和非公平锁内部类实现的tryAcquire方法,因此会根据锁类型不同,执行不同的tryAcquire。 -- tryAcquire是获取锁逻辑,获取失败后,会执行框架AQS的后续逻辑,跟ReentrantLock自定义同步器无关。 +- 通过 ReentrantLock 的加锁方法 Lock 进行加锁操作。 +- 会调用到内部类 Sync 的 Lock 方法,由于 Sync#lock 是抽象方法,根据 ReentrantLock 初始化选择的公平锁和非公平锁,执行相关内部类的 Lock 方法,本质上都会执行 AQS 的 Acquire 方法。 +- AQS 的 Acquire 方法会执行 tryAcquire 方法,但是由于 tryAcquire 需要自定义同步器实现,因此执行了 ReentrantLock 中的 tryAcquire 方法,由于 ReentrantLock 是通过公平锁和非公平锁内部类实现的 tryAcquire 方法,因此会根据锁类型不同,执行不同的 tryAcquire。 +- tryAcquire 是获取锁逻辑,获取失败后,会执行框架 AQS 的后续逻辑,跟 ReentrantLock 自定义同步器无关。 解锁: -- 通过ReentrantLock的解锁方法Unlock进行解锁。 -- Unlock会调用内部类Sync的Release方法,该方法继承于AQS。 -- Release中会调用tryRelease方法,tryRelease需要自定义同步器实现,tryRelease只在ReentrantLock中的Sync实现,因此可以看出,释放锁的过程,并不区分是否为公平锁。 -- 释放成功后,所有处理由AQS框架完成,与自定义同步器无关。 +- 通过 ReentrantLock 的解锁方法 Unlock 进行解锁。 +- Unlock 会调用内部类 Sync 的 Release 方法,该方法继承于 AQS。 +- Release 中会调用 tryRelease 方法,tryRelease 需要自定义同步器实现,tryRelease 只在 ReentrantLock 中的 Sync 实现,因此可以看出,释放锁的过程,并不区分是否为公平锁。 +- 释放成功后,所有处理由 AQS 框架完成,与自定义同步器无关。 -通过上面的描述,大概可以总结出ReentrantLock加锁解锁时API层核心方法的映射关系。 +通过上面的描述,大概可以总结出 ReentrantLock 加锁解锁时 API 层核心方法的映射关系。 ![](https://p0.meituan.net/travelcube/f30c631c8ebbf820d3e8fcb6eee3c0ef18748.png) -## 2.3 通过ReentrantLock理解AQS +## 2.3 通过 ReentrantLock 理解 AQS -ReentrantLock中公平锁和非公平锁在底层是相同的,这里以非公平锁为例进行分析。 +ReentrantLock 中公平锁和非公平锁在底层是相同的,这里以非公平锁为例进行分析。 在非公平锁中,有一段这样的代码: @@ -261,7 +261,7 @@ static final class NonfairSync extends Sync { } ``` -看一下这个Acquire是怎么写的: +看一下这个 Acquire 是怎么写的: ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -272,7 +272,7 @@ public final void acquire(int arg) { } ``` -再看一下tryAcquire方法: +再看一下 tryAcquire 方法: ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -282,17 +282,17 @@ protected boolean tryAcquire(int arg) { } ``` -可以看出,这里只是AQS的简单实现,具体获取锁的实现方法是由各自的公平锁和非公平锁单独实现的(以ReentrantLock为例)。如果该方法返回了True,则说明当前线程获取锁成功,就不用往后执行了;如果获取失败,就需要加入到等待队列中。下面会详细解释线程是何时以及怎样被加入进等待队列中的。 +可以看出,这里只是 AQS 的简单实现,具体获取锁的实现方法是由各自的公平锁和非公平锁单独实现的(以 ReentrantLock 为例)。如果该方法返回了 True,则说明当前线程获取锁成功,就不用往后执行了;如果获取失败,就需要加入到等待队列中。下面会详细解释线程是何时以及怎样被加入进等待队列中的。 ### 2.3.1 线程加入等待队列 #### 2.3.1.1 加入队列的时机 -当执行Acquire(1)时,会通过tryAcquire获取锁。在这种情况下,如果获取锁失败,就会调用addWaiter加入到等待队列中去。 +当执行 Acquire(1)时,会通过 tryAcquire 获取锁。在这种情况下,如果获取锁失败,就会调用 addWaiter 加入到等待队列中去。 #### 2.3.1.2 如何加入队列 -获取锁失败后,会执行addWaiter(Node.EXCLUSIVE)加入等待队列,具体实现方法如下: +获取锁失败后,会执行 addWaiter(Node.EXCLUSIVE)加入等待队列,具体实现方法如下: ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -319,9 +319,9 @@ private final boolean compareAndSetTail(Node expect, Node update) { 主要的流程如下: - 通过当前的线程和锁模式新建一个节点。 -- Pred指针指向尾节点Tail。 -- 将New中Node的Prev指针指向Pred。 -- 通过compareAndSetTail方法,完成尾节点的设置。这个方法主要是对tailOffset和Expect进行比较,如果tailOffset的Node和Expect的Node地址是相同的,那么设置Tail的值为Update的值。 +- Pred 指针指向尾节点 Tail。 +- 将 New 中 Node 的 Prev 指针指向 Pred。 +- 通过 compareAndSetTail 方法,完成尾节点的设置。这个方法主要是对 tailOffset 和 Expect 进行比较,如果 tailOffset 的 Node 和 Expect 的 Node 地址是相同的,那么设置 Tail 的值为 Update 的值。 ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -333,15 +333,15 @@ static { tailOffset = unsafe.objectFieldOffset(AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("tail")); waitStatusOffset = unsafe.objectFieldOffset(Node.class.getDeclaredField("waitStatus")); nextOffset = unsafe.objectFieldOffset(Node.class.getDeclaredField("next")); - } catch (Exception ex) { - throw new Error(ex); + } catch (Exception ex) { + throw new Error(ex); } } ``` -从AQS的静态代码块可以看出,都是获取一个对象的属性相对于该对象在内存当中的偏移量,这样我们就可以根据这个偏移量在对象内存当中找到这个属性。tailOffset指的是tail对应的偏移量,所以这个时候会将new出来的Node置为当前队列的尾节点。同时,由于是双向链表,也需要将前一个节点指向尾节点。 +从 AQS 的静态代码块可以看出,都是获取一个对象的属性相对于该对象在内存当中的偏移量,这样我们就可以根据这个偏移量在对象内存当中找到这个属性。tailOffset 指的是 tail 对应的偏移量,所以这个时候会将 new 出来的 Node 置为当前队列的尾节点。同时,由于是双向链表,也需要将前一个节点指向尾节点。 -- 如果Pred指针是Null(说明等待队列中没有元素),或者当前Pred指针和Tail指向的位置不同(说明被别的线程已经修改),就需要看一下Enq的方法。 +- 如果 Pred 指针是 Null(说明等待队列中没有元素),或者当前 Pred 指针和 Tail 指向的位置不同(说明被别的线程已经修改),就需要看一下 Enq 的方法。 ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -363,18 +363,18 @@ private Node enq(final Node node) { } ``` -如果没有被初始化,需要进行初始化一个头结点出来。但请注意,初始化的头结点并不是当前线程节点,而是调用了无参构造函数的节点。如果经历了初始化或者并发导致队列中有元素,则与之前的方法相同。其实,addWaiter就是一个在双端链表添加尾节点的操作,需要注意的是,双端链表的头结点是一个无参构造函数的头结点。 +如果没有被初始化,需要进行初始化一个头结点出来。但请注意,初始化的头结点并不是当前线程节点,而是调用了无参构造函数的节点。如果经历了初始化或者并发导致队列中有元素,则与之前的方法相同。其实,addWaiter 就是一个在双端链表添加尾节点的操作,需要注意的是,双端链表的头结点是一个无参构造函数的头结点。 总结一下,线程获取锁的时候,过程大体如下: -1. 当没有线程获取到锁时,线程1获取锁成功。 -2. 线程2申请锁,但是锁被线程1占有。 +1. 当没有线程获取到锁时,线程 1 获取锁成功。 +2. 线程 2 申请锁,但是锁被线程 1 占有。 ![img](https://p0.meituan.net/travelcube/e9e385c3c68f62c67c8d62ab0adb613921117.png) 1. 如果再有线程要获取锁,依次在队列中往后排队即可。 -回到上边的代码,hasQueuedPredecessors是公平锁加锁时判断等待队列中是否存在有效节点的方法。如果返回False,说明当前线程可以争取共享资源;如果返回True,说明队列中存在有效节点,当前线程必须加入到等待队列中。 +回到上边的代码,hasQueuedPredecessors 是公平锁加锁时判断等待队列中是否存在有效节点的方法。如果返回 False,说明当前线程可以争取共享资源;如果返回 True,说明队列中存在有效节点,当前线程必须加入到等待队列中。 ```java // java.util.concurrent.locks.ReentrantLock @@ -390,9 +390,9 @@ public final boolean hasQueuedPredecessors() { } ``` -看到这里,我们理解一下h != t && ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());为什么要判断的头结点的下一个节点?第一个节点储存的数据是什么? +看到这里,我们理解一下 h != t && ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());为什么要判断的头结点的下一个节点?第一个节点储存的数据是什么? -> 双向链表中,第一个节点为虚节点,其实并不存储任何信息,只是占位。真正的第一个有数据的节点,是在第二个节点开始的。当h != t时: 如果(s = h.next) == null,等待队列正在有线程进行初始化,但只是进行到了Tail指向Head,没有将Head指向Tail,此时队列中有元素,需要返回True(这块具体见下边代码分析)。 如果(s = h.next) != null,说明此时队列中至少有一个有效节点。如果此时s.thread == Thread.currentThread(),说明等待队列的第一个有效节点中的线程与当前线程相同,那么当前线程是可以获取资源的;如果s.thread != Thread.currentThread(),说明等待队列的第一个有效节点线程与当前线程不同,当前线程必须加入进等待队列。 +> 双向链表中,第一个节点为虚节点,其实并不存储任何信息,只是占位。真正的第一个有数据的节点,是在第二个节点开始的。当 h != t 时: 如果(s = h.next) == null,等待队列正在有线程进行初始化,但只是进行到了 Tail 指向 Head,没有将 Head 指向 Tail,此时队列中有元素,需要返回 True(这块具体见下边代码分析)。 如果(s = h.next) != null,说明此时队列中至少有一个有效节点。如果此时 s.thread == Thread.currentThread(),说明等待队列的第一个有效节点中的线程与当前线程相同,那么当前线程是可以获取资源的;如果 s.thread != Thread.currentThread(),说明等待队列的第一个有效节点线程与当前线程不同,当前线程必须加入进等待队列。 ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer#enq @@ -409,7 +409,7 @@ if (t == null) { // Must initialize } ``` -节点入队不是原子操作,所以会出现短暂的head != tail,此时Tail指向最后一个节点,而且Tail指向Head。如果Head没有指向Tail(可见5、6、7行),这种情况下也需要将相关线程加入队列中。所以这块代码是为了解决极端情况下的并发问题。 +节点入队不是原子操作,所以会出现短暂的 head != tail,此时 Tail 指向最后一个节点,而且 Tail 指向 Head。如果 Head 没有指向 Tail(可见 5、6、7 行),这种情况下也需要将相关线程加入队列中。所以这块代码是为了解决极端情况下的并发问题。 #### 2.3.1.3 等待队列中线程出队列时机 @@ -424,11 +424,11 @@ public final void acquire(int arg) { } ``` -上文解释了addWaiter方法,这个方法其实就是把对应的线程以Node的数据结构形式加入到双端队列里,返回的是一个包含该线程的Node。而这个Node会作为参数,进入到acquireQueued方法中。acquireQueued方法可以对排队中的线程进行“获锁”操作。 +上文解释了 addWaiter 方法,这个方法其实就是把对应的线程以 Node 的数据结构形式加入到双端队列里,返回的是一个包含该线程的 Node。而这个 Node 会作为参数,进入到 acquireQueued 方法中。acquireQueued 方法可以对排队中的线程进行“获锁”操作。 -总的来说,一个线程获取锁失败了,被放入等待队列,acquireQueued会把放入队列中的线程不断去获取锁,直到获取成功或者不再需要获取(中断)。 +总的来说,一个线程获取锁失败了,被放入等待队列,acquireQueued 会把放入队列中的线程不断去获取锁,直到获取成功或者不再需要获取(中断)。 -下面我们从“何时出队列?”和“如何出队列?”两个方向来分析一下acquireQueued源码: +下面我们从“何时出队列?”和“如何出队列?”两个方向来分析一下 acquireQueued 源码: ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -462,7 +462,7 @@ final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) { } ``` -注:setHead方法是把当前节点置为虚节点,但并没有修改waitStatus,因为它是一直需要用的数据。 +注:setHead 方法是把当前节点置为虚节点,但并没有修改 waitStatus,因为它是一直需要用的数据。 ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -481,7 +481,7 @@ private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) { int ws = pred.waitStatus; // 说明头结点处于唤醒状态 if (ws == Node.SIGNAL) - return true; + return true; // 通过枚举值我们知道waitStatus>0是取消状态 if (ws > 0) { do { @@ -497,7 +497,7 @@ private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) { } ``` -parkAndCheckInterrupt主要用于挂起当前线程,阻塞调用栈,返回当前线程的中断状态。 +parkAndCheckInterrupt 主要用于挂起当前线程,阻塞调用栈,返回当前线程的中断状态。 ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -512,18 +512,18 @@ private final boolean parkAndCheckInterrupt() { ![](https://p0.meituan.net/travelcube/c124b76dcbefb9bdc778458064703d1135485.png) -从上图可以看出,跳出当前循环的条件是当“前置节点是头结点,且当前线程获取锁成功”。为了防止因死循环导致CPU资源被浪费,我们会判断前置节点的状态来决定是否要将当前线程挂起,具体挂起流程用流程图表示如下(shouldParkAfterFailedAcquire流程): +从上图可以看出,跳出当前循环的条件是当“前置节点是头结点,且当前线程获取锁成功”。为了防止因死循环导致 CPU 资源被浪费,我们会判断前置节点的状态来决定是否要将当前线程挂起,具体挂起流程用流程图表示如下(shouldParkAfterFailedAcquire 流程): ![](https://p0.meituan.net/travelcube/9af16e2481ad85f38ca322a225ae737535740.png) 从队列中释放节点的疑虑打消了,那么又有新问题了: -- shouldParkAfterFailedAcquire中取消节点是怎么生成的呢?什么时候会把一个节点的waitStatus设置为-1? +- shouldParkAfterFailedAcquire 中取消节点是怎么生成的呢?什么时候会把一个节点的 waitStatus 设置为-1? - 是在什么时间释放节点通知到被挂起的线程呢? -### 2.3.2 CANCELLED状态节点生成 +### 2.3.2 CANCELLED 状态节点生成 -acquireQueued方法中的Finally代码: +acquireQueued 方法中的 Finally 代码: ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -547,7 +547,7 @@ final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) { } ``` -通过cancelAcquire方法,将Node的状态标记为CANCELLED。接下来,我们逐行来分析这个方法的原理: +通过 cancelAcquire 方法,将 Node 的状态标记为 CANCELLED。接下来,我们逐行来分析这个方法的原理: ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -590,14 +590,14 @@ private void cancelAcquire(Node node) { 当前的流程: -- 获取当前节点的前驱节点,如果前驱节点的状态是CANCELLED,那就一直往前遍历,找到第一个waitStatus <= 0的节点,将找到的Pred节点和当前Node关联,将当前Node设置为CANCELLED。 +- 获取当前节点的前驱节点,如果前驱节点的状态是 CANCELLED,那就一直往前遍历,找到第一个 waitStatus <= 0 的节点,将找到的 Pred 节点和当前 Node 关联,将当前 Node 设置为 CANCELLED。 - 根据当前节点的位置,考虑以下三种情况: (1) 当前节点是尾节点。 -(2) 当前节点是Head的后继节点。 +(2) 当前节点是 Head 的后继节点。 -(3) 当前节点不是Head的后继节点,也不是尾节点。 +(3) 当前节点不是 Head 的后继节点,也不是尾节点。 根据上述第二条,我们来分析每一种情况的流程。 @@ -605,17 +605,17 @@ private void cancelAcquire(Node node) { ![](https://p1.meituan.net/travelcube/b845211ced57561c24f79d56194949e822049.png) -当前节点是Head的后继节点。 +当前节点是 Head 的后继节点。 ![](https://p1.meituan.net/travelcube/ab89bfec875846e5028a4f8fead32b7117975.png) -当前节点不是Head的后继节点,也不是尾节点。 +当前节点不是 Head 的后继节点,也不是尾节点。 ![](https://p0.meituan.net/travelcube/45d0d9e4a6897eddadc4397cf53d6cd522452.png) -通过上面的流程,我们对于CANCELLED节点状态的产生和变化已经有了大致的了解,但是为什么所有的变化都是对Next指针进行了操作,而没有对Prev指针进行操作呢?什么情况下会对Prev指针进行操作? +通过上面的流程,我们对于 CANCELLED 节点状态的产生和变化已经有了大致的了解,但是为什么所有的变化都是对 Next 指针进行了操作,而没有对 Prev 指针进行操作呢?什么情况下会对 Prev 指针进行操作? -> 执行cancelAcquire的时候,当前节点的前置节点可能已经从队列中出去了(已经执行过Try代码块中的shouldParkAfterFailedAcquire方法了),如果此时修改Prev指针,有可能会导致Prev指向另一个已经移除队列的Node,因此这块变化Prev指针不安全。 shouldParkAfterFailedAcquire方法中,会执行下面的代码,其实就是在处理Prev指针。shouldParkAfterFailedAcquire是获取锁失败的情况下才会执行,进入该方法后,说明共享资源已被获取,当前节点之前的节点都不会出现变化,因此这个时候变更Prev指针比较安全。 +> 执行 cancelAcquire 的时候,当前节点的前置节点可能已经从队列中出去了(已经执行过 Try 代码块中的 shouldParkAfterFailedAcquire 方法了),如果此时修改 Prev 指针,有可能会导致 Prev 指向另一个已经移除队列的 Node,因此这块变化 Prev 指针不安全。 shouldParkAfterFailedAcquire 方法中,会执行下面的代码,其实就是在处理 Prev 指针。shouldParkAfterFailedAcquire 是获取锁失败的情况下才会执行,进入该方法后,说明共享资源已被获取,当前节点之前的节点都不会出现变化,因此这个时候变更 Prev 指针比较安全。 > > ```java > do { @@ -625,7 +625,7 @@ private void cancelAcquire(Node node) { ### 2.3.3 如何解锁 -我们已经剖析了加锁过程中的基本流程,接下来再对解锁的基本流程进行分析。由于ReentrantLock在解锁的时候,并不区分公平锁和非公平锁,所以我们直接看解锁的源码: +我们已经剖析了加锁过程中的基本流程,接下来再对解锁的基本流程进行分析。由于 ReentrantLock 在解锁的时候,并不区分公平锁和非公平锁,所以我们直接看解锁的源码: ```java // java.util.concurrent.locks.ReentrantLock @@ -651,7 +651,7 @@ public final boolean release(int arg) { } ``` -在ReentrantLock里面的公平锁和非公平锁的父类Sync定义了可重入锁的释放锁机制。 +在 ReentrantLock 里面的公平锁和非公平锁的父类 Sync 定义了可重入锁的释放锁机制。 ```java // java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.Sync @@ -693,15 +693,15 @@ public final boolean release(int arg) { } ``` -这里的判断条件为什么是h != null && h.waitStatus != 0? +这里的判断条件为什么是 h != null && h.waitStatus != 0? -> h == null Head还没初始化。初始情况下,head == null,第一个节点入队,Head会被初始化一个虚拟节点。所以说,这里如果还没来得及入队,就会出现head == null 的情况。 +> h == null Head 还没初始化。初始情况下,head == null,第一个节点入队,Head 会被初始化一个虚拟节点。所以说,这里如果还没来得及入队,就会出现 head == null 的情况。 > > h != null && waitStatus == 0 表明后继节点对应的线程仍在运行中,不需要唤醒。 > > h != null && waitStatus < 0 表明后继节点可能被阻塞了,需要唤醒。 -再看一下unparkSuccessor方法: +再看一下 unparkSuccessor 方法: ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -727,9 +727,9 @@ private void unparkSuccessor(Node node) { } ``` -为什么要从后往前找第一个非Cancelled的节点呢?原因如下。 +为什么要从后往前找第一个非 Cancelled 的节点呢?原因如下。 -之前的addWaiter方法: +之前的 addWaiter 方法: ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -750,13 +750,13 @@ private Node addWaiter(Node mode) { } ``` -我们从这里可以看到,节点入队并不是原子操作,也就是说,node.prev = pred; compareAndSetTail(pred, node) 这两个地方可以看作Tail入队的原子操作,但是此时pred.next = node;还没执行,如果这个时候执行了unparkSuccessor方法,就没办法从前往后找了,所以需要从后往前找。还有一点原因,在产生CANCELLED状态节点的时候,先断开的是Next指针,Prev指针并未断开,因此也是必须要从后往前遍历才能够遍历完全部的Node。 +我们从这里可以看到,节点入队并不是原子操作,也就是说,node.prev = pred; compareAndSetTail(pred, node) 这两个地方可以看作 Tail 入队的原子操作,但是此时 pred.next = node;还没执行,如果这个时候执行了 unparkSuccessor 方法,就没办法从前往后找了,所以需要从后往前找。还有一点原因,在产生 CANCELLED 状态节点的时候,先断开的是 Next 指针,Prev 指针并未断开,因此也是必须要从后往前遍历才能够遍历完全部的 Node。 -综上所述,如果是从前往后找,由于极端情况下入队的非原子操作和CANCELLED节点产生过程中断开Next指针的操作,可能会导致无法遍历所有的节点。所以,唤醒对应的线程后,对应的线程就会继续往下执行。继续执行acquireQueued方法以后,中断如何处理? +综上所述,如果是从前往后找,由于极端情况下入队的非原子操作和 CANCELLED 节点产生过程中断开 Next 指针的操作,可能会导致无法遍历所有的节点。所以,唤醒对应的线程后,对应的线程就会继续往下执行。继续执行 acquireQueued 方法以后,中断如何处理? ### 2.3.4 中断恢复后的执行流程 -唤醒后,会执行return Thread.interrupted();,这个函数返回的是当前执行线程的中断状态,并清除。 +唤醒后,会执行 return Thread.interrupted();,这个函数返回的是当前执行线程的中断状态,并清除。 ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -767,7 +767,7 @@ private final boolean parkAndCheckInterrupt() { } ``` -再回到acquireQueued代码,当parkAndCheckInterrupt返回True或者False的时候,interrupted的值不同,但都会执行下次循环。如果这个时候获取锁成功,就会把当前interrupted返回。 +再回到 acquireQueued 代码,当 parkAndCheckInterrupt 返回 True 或者 False 的时候,interrupted 的值不同,但都会执行下次循环。如果这个时候获取锁成功,就会把当前 interrupted 返回。 ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -794,7 +794,7 @@ final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) { } ``` -如果acquireQueued为True,就会执行selfInterrupt方法。 +如果 acquireQueued 为 True,就会执行 selfInterrupt 方法。 ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -804,16 +804,16 @@ static void selfInterrupt() { } ``` -该方法其实是为了中断线程。但为什么获取了锁以后还要中断线程呢?这部分属于Java提供的协作式中断知识内容,感兴趣同学可以查阅一下。这里简单介绍一下: +该方法其实是为了中断线程。但为什么获取了锁以后还要中断线程呢?这部分属于 Java 提供的协作式中断知识内容,感兴趣同学可以查阅一下。这里简单介绍一下: -1. 当中断线程被唤醒时,并不知道被唤醒的原因,可能是当前线程在等待中被中断,也可能是释放了锁以后被唤醒。因此我们通过Thread.interrupted()方法检查中断标记(该方法返回了当前线程的中断状态,并将当前线程的中断标识设置为False),并记录下来,如果发现该线程被中断过,就再中断一次。 +1. 当中断线程被唤醒时,并不知道被唤醒的原因,可能是当前线程在等待中被中断,也可能是释放了锁以后被唤醒。因此我们通过 Thread.interrupted()方法检查中断标记(该方法返回了当前线程的中断状态,并将当前线程的中断标识设置为 False),并记录下来,如果发现该线程被中断过,就再中断一次。 2. 线程在等待资源的过程中被唤醒,唤醒后还是会不断地去尝试获取锁,直到抢到锁为止。也就是说,在整个流程中,并不响应中断,只是记录中断记录。最后抢到锁返回了,那么如果被中断过的话,就需要补充一次中断。 -这里的处理方式主要是运用线程池中基本运作单元Worder中的runWorker,通过Thread.interrupted()进行额外的判断处理,感兴趣的同学可以看下ThreadPoolExecutor源码。 +这里的处理方式主要是运用线程池中基本运作单元 Worder 中的 runWorker,通过 Thread.interrupted()进行额外的判断处理,感兴趣的同学可以看下 ThreadPoolExecutor 源码。 ### 2.3.5 小结 -我们在1.3小节中提出了一些问题,现在来回答一下。 +我们在 1.3 小节中提出了一些问题,现在来回答一下。 > Q:某个线程获取锁失败的后续流程是什么呢? > @@ -821,25 +821,25 @@ static void selfInterrupt() { > > Q:既然说到了排队等候机制,那么就一定会有某种队列形成,这样的队列是什么数据结构呢? > -> A:是CLH变体的FIFO双端队列。 +> A:是 CLH 变体的 FIFO 双端队列。 > > Q:处于排队等候机制中的线程,什么时候可以有机会获取锁呢? > -> A:可以详细看下2.3.1.3小节。 +> A:可以详细看下 2.3.1.3 小节。 > > Q:如果处于排队等候机制中的线程一直无法获取锁,需要一直等待么?还是有别的策略来解决这一问题? > -> A:线程所在节点的状态会变成取消状态,取消状态的节点会从队列中释放,具体可见2.3.2小节。 +> A:线程所在节点的状态会变成取消状态,取消状态的节点会从队列中释放,具体可见 2.3.2 小节。 > -> Q:Lock函数通过Acquire方法进行加锁,但是具体是如何加锁的呢? +> Q:Lock 函数通过 Acquire 方法进行加锁,但是具体是如何加锁的呢? > -> A:AQS的Acquire会调用tryAcquire方法,tryAcquire由各个自定义同步器实现,通过tryAcquire完成加锁过程。 +> A:AQS 的 Acquire 会调用 tryAcquire 方法,tryAcquire 由各个自定义同步器实现,通过 tryAcquire 完成加锁过程。 -## 3 AQS应用 +## 3 AQS 应用 -### 3.1 ReentrantLock的可重入应用 +### 3.1 ReentrantLock 的可重入应用 -ReentrantLock的可重入性是AQS很好的应用之一,在了解完上述知识点以后,我们很容易得知ReentrantLock实现可重入的方法。在ReentrantLock里面,不管是公平锁还是非公平锁,都有一段逻辑。 +ReentrantLock 的可重入性是 AQS 很好的应用之一,在了解完上述知识点以后,我们很容易得知 ReentrantLock 实现可重入的方法。在 ReentrantLock 里面,不管是公平锁还是非公平锁,都有一段逻辑。 公平锁: @@ -881,7 +881,7 @@ else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { } ``` -从上面这两段都可以看到,有一个同步状态State来控制整体可重入的情况。State是Volatile修饰的,用于保证一定的可见性和有序性。 +从上面这两段都可以看到,有一个同步状态 State 来控制整体可重入的情况。State 是 Volatile 修饰的,用于保证一定的可见性和有序性。 ```java // java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer @@ -889,27 +889,27 @@ else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { private volatile int state; ``` -接下来看State这个字段主要的过程: +接下来看 State 这个字段主要的过程: -1. State初始化的时候为0,表示没有任何线程持有锁。 +1. State 初始化的时候为 0,表示没有任何线程持有锁。 2. 当有线程持有该锁时,值就会在原来的基础上+1,同一个线程多次获得锁是,就会多次+1,这里就是可重入的概念。 -3. 解锁也是对这个字段-1,一直到0,此线程对锁释放。 +3. 解锁也是对这个字段-1,一直到 0,此线程对锁释放。 -### 3.2 JUC中的应用场景 +### 3.2 JUC 中的应用场景 -除了上边ReentrantLock的可重入性的应用,AQS作为并发编程的框架,为很多其他同步工具提供了良好的解决方案。下面列出了JUC中的几种同步工具,大体介绍一下AQS的应用场景: +除了上边 ReentrantLock 的可重入性的应用,AQS 作为并发编程的框架,为很多其他同步工具提供了良好的解决方案。下面列出了 JUC 中的几种同步工具,大体介绍一下 AQS 的应用场景: -| 同步工具 | 同步工具与AQS的关联 | +| 同步工具 | 同步工具与 AQS 的关联 | | :--------------------- | :----------------------------------------------------------- | -| ReentrantLock | 使用AQS保存锁重复持有的次数。当一个线程获取锁时,ReentrantLock记录当前获得锁的线程标识,用于检测是否重复获取,以及错误线程试图解锁操作时异常情况的处理。 | -| Semaphore | 使用AQS同步状态来保存信号量的当前计数。tryRelease会增加计数,acquireShared会减少计数。 | -| CountDownLatch | 使用AQS同步状态来表示计数。计数为0时,所有的Acquire操作(CountDownLatch的await方法)才可以通过。 | -| ReentrantReadWriteLock | 使用AQS同步状态中的16位保存写锁持有的次数,剩下的16位用于保存读锁的持有次数。 | -| ThreadPoolExecutor | Worker利用AQS同步状态实现对独占线程变量的设置(tryAcquire和tryRelease)。 | +| ReentrantLock | 使用 AQS 保存锁重复持有的次数。当一个线程获取锁时,ReentrantLock 记录当前获得锁的线程标识,用于检测是否重复获取,以及错误线程试图解锁操作时异常情况的处理。 | +| Semaphore | 使用 AQS 同步状态来保存信号量的当前计数。tryRelease 会增加计数,acquireShared 会减少计数。 | +| CountDownLatch | 使用 AQS 同步状态来表示计数。计数为 0 时,所有的 Acquire 操作(CountDownLatch 的 await 方法)才可以通过。 | +| ReentrantReadWriteLock | 使用 AQS 同步状态中的 16 位保存写锁持有的次数,剩下的 16 位用于保存读锁的持有次数。 | +| ThreadPoolExecutor | Worker 利用 AQS 同步状态实现对独占线程变量的设置(tryAcquire 和 tryRelease)。 | ### 3.3 自定义同步工具 -了解AQS基本原理以后,按照上面所说的AQS知识点,自己实现一个同步工具。 +了解 AQS 基本原理以后,按照上面所说的 AQS 知识点,自己实现一个同步工具。 ```java public class LeeLock { @@ -931,20 +931,20 @@ public class LeeLock { return getState() == 1; } } - + private Sync sync = new Sync(); - + public void lock () { sync.acquire(1); } - + public void unlock () { sync.release(1); } } ``` -通过我们自己定义的Lock完成一定的同步功能。 +通过我们自己定义的 Lock 完成一定的同步功能。 ```java public class LeeMain { @@ -981,14 +981,14 @@ public class LeeMain { } ``` -上述代码每次运行结果都会是20000。通过简单的几行代码就能实现同步功能,这就是AQS的强大之处。 +上述代码每次运行结果都会是 20000。通过简单的几行代码就能实现同步功能,这就是 AQS 的强大之处。 ## 总结 -我们日常开发中使用并发的场景太多,但是对并发内部的基本框架原理了解的人却不多。由于篇幅原因,本文仅介绍了可重入锁ReentrantLock的原理和AQS原理,希望能够成为大家了解AQS和ReentrantLock等同步器的“敲门砖”。 +我们日常开发中使用并发的场景太多,但是对并发内部的基本框架原理了解的人却不多。由于篇幅原因,本文仅介绍了可重入锁 ReentrantLock 的原理和 AQS 原理,希望能够成为大家了解 AQS 和 ReentrantLock 等同步器的“敲门砖”。 ## 参考资料 - Lea D. The java. util. concurrent synchronizer framework[J]. Science of Computer Programming, 2005, 58(3): 293-309. -- 《Java并发编程实战》 -- [不可不说的Java“锁”事](https://tech.meituan.com/2018/11/15/java-lock.html) \ No newline at end of file +- 《Java 并发编程实战》 +- [不可不说的 Java“锁”事](https://tech.meituan.com/2018/11/15/java-lock.html) \ No newline at end of file