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一、AbstractQueuedSynchronizer介绍
AbstractQueuedSynchronizer(以下简称AQS),它提供了一套完整的同步框架,比如常用的ReentrantLock、countdownLatch等一些类都继承了该抽像类,像之前博文中的线程池里也有它的是实现类,它的实现类如下
二、LockSupport
在分析AQS之前,先简单的了解下LockSupport这个类,先看看API文档的解释
先介绍这个类里的2个核心静态方法
1、park,使用LockSupport.park会阻塞当前线程,其作用类似于Object的wait方法。
2、unpark 该方法的的参数是Thread,使用LockSupport.unpark(thread),会给thread线程一个许可证(也可以理解为通行证),作用类似于notify方法
上述两个方法与Object的wait和notify类似,但也有不同之处,首先park和unpark不会抛异常,二、park与unpark的使用位置可以颠倒,这么说吧,我们在使用wait和notify,一般都是一个线程先wait,之后由notify去唤醒,然而park和unpark不一样,当某个线程执行park方法时,会查看有没有许可证,没有则阻塞,有则通,在执行unpark方法时,会向该参数的线程办法一个许可证,之后那个线程就拥有许可证,当遇到park方法时不会阻塞。当然如果某线程事先已经获取了许可证(即执行了unpark方法,参数为该线程),那么当该线程再次执行park方法时却不会阻塞,下面看这个类的示例代码
1 public class TestLockSupport { 2 3 4 public static void main(String[] args) { 5 Thread threadA = new Thread(new Runnable() { 6 7 @Override 8 public void run() { 9 System.out.println("执行park方法前-------");//----1----10 //执行下面方法后threadA线程会阻塞11 LockSupport.park();12 System.out.println("执行park方法后-------");13 }14 });15 16 Thread threadB = new Thread(new Runnable() {17 18 @Override19 public void run() {20 // TODO Auto-generated method stub21 System.out.println("执行unpark方法前-------");//----2----22 //给threadA颁发一个许可证23 LockSupport.unpark(threadA);24 try {25 Thread.sleep(1000);//这个作用是为了更好的演示26 } catch (InterruptedException e) {27 // TODO Auto-generated catch block28 e.printStackTrace();29 }30 System.out.println("执行unpark方法后-------");31 }32 });33 34 threadA.start();35 threadB.start();36 }37 }
执行结果如下(结果并不唯一)
执行park方法前-------
执行unpark方法前-------执行park方法后-------执行unpark方法后-------值得注意的是,一个线程只能拥有一个许可证,简单的说就是当线程A内执行n(n>1)个park方法,你在线程B内也执行n个unpark(线程A),按照正常理解,线程A内不会阻塞,但不巧的是,它阻塞了,示例代码如下
1 public static void main(String[] args) { 2 Thread threadA = new Thread(new Runnable() { 3 @Override 4 public void run() { 5 System.out.println("执行park方法前-------");//----1---- 6 LockSupport.park(); 7 LockSupport.park(); 8 System.out.println("执行park方法后-------"); 9 }10 });11 12 Thread threadB = new Thread(new Runnable() {13 14 @Override15 public void run() {16 // TODO Auto-generated method stub17 System.out.println("执行unpark方法前-------");//----2----18 LockSupport.unpark(threadA);19 LockSupport.unpark(threadA);20 System.out.println("执行unpark方法后-------");21 }22 });23 24 threadA.start();25 threadB.start();26 }
这个无论执行多少次,那句 "执行Park方法后----",不会执行,因为被阻塞了
根据这个类的特性表明也可以用来控制线程的执行顺序
这个类的其他方法介绍如下
三、AQS的源码简单分析
一、执行流程简述
AQS它的整体流程分为获取锁和释放锁这两个主要流程
1、获取锁的过程:当执行acquire(int)方法时,会以独占模式去获取资源,当获取锁资源成功时,则进入临界区,等待线程调度执行,若失败,则会进入一个队列 中,等待被唤醒出队操作
2、释放锁的过程:在执行release(int)方法时,会去释放锁的资源,如果没有其他线程在等待锁资源(即获取锁资源),则释放完成,若有,则去唤醒队列中的头结点
二、 内部类Node类简述
1 //表明线程被取消了 2 static final int CANCELLED = 1; 3 /** waitStatus value to indicate successor's thread needs unparking 意思是,这个值代表着这个node节点的后继节点需要被唤醒*/ 4 static final int SIGNAL = -1; 5 /** waitStatus value to indicate thread is waiting on condition 意思是,该值代表线程在等待一个条件*/ 6 static final int CONDITION = -2; 7 /** 8 * waitStatus value to indicate the next acquireShared should 大致意思是,该值表明下一个需要被分享的节点应该无条件被分享 9 * unconditionally propagate10 */11 static final int PROPAGATE = -3;
三、源码分析
3.1获取锁过程分析
在了解acquire(int)方法前,先来了解其内部要用到的两个方法tryAcquire(int)和acquireQueued(Node,int)
1、tryAcquire(int)源码如下,它的作用就是尝试去获取锁资源,获取成功,则返回true,获取失败返回true
1 protected boolean tryAcquire(int arg) {2 throw new UnsupportedOperationException();3 }
咦,怎么会抛异常,是的你没看错,这是AQS内部的tryAcquire(int)方法,因为该类是个抽象类,当继承该类时,要去重写tryAcquire(int)方法,至于它为啥不去弄一个个抽象方法,这个还真不知道!!!它需要AQS子类去自行实现获取锁资源的代码,关于它的某个实现,你也可以去看看前面一片博文的介绍
中的worker类。
2、acquireQueued(Node,int)源码如下
1 final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) { 2 boolean failed = true; //失败标志 3 try { 4 boolean interrupted = false;//线程中断标志 5 for (;;) { 6 final Node p = node.predecessor();//获取node的前一个节点 7 if (p == head && tryAcquire(arg)) {//若满足p是头结点,则尝试获取锁资源, 8 setHead(node);//将node设为头结点 9 p.next = null; // help GC10 failed = false;//将失败标志标位false11 return interrupted;12 }//获取锁失败后,进行挂起操作13 if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&14 parkAndCheckInterrupt())15 interrupted = true;16 }17 } finally {18 if (failed)//进行失败的处理逻辑19 cancelAcquire(node);20 }21 }
先来了解下acquire(int)方法,其源码如下
1 public final void acquire(int arg) {2 if (!tryAcquire(arg) &&3 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))4 selfInterrupt();5 }
当执行该方法时,会先去调用tryAcquire(int)方法来尝试获取所资源,若成功,则进入临界区,若失败,则执行acquireQueued方法,当其返回true,则执行selfInterrupt方法,即中断当前线程。
addWaiter(node)分析
1 private Node addWaiter(Node mode) { 2 Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); 3 // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure 4 Node pred = tail; 4 //作用是将node节点置为tail节点 5 if (pred != null) { 6 node.prev = pred; 7 if (compareAndSetTail(pred, node)) {//执行成功表明node节点成功置为tail节点,若失败,可能是由其他的线程也在进行此操作,失败也不会在此一直等,会留到enq中等待 8 pred.next = node; 9 return node;10 }11 }12 enq(node);//执行入队操作13 return node;14 }
enq(node)分析
1 private Node enq(final Node node) { 2 //通过for循环来讲node节点置为tail节点,有那种不成功不回头的决心 3 for (;;) { 4 Node t = tail; 5 if (t == null) { // Must initialize 6 //初始化头结点 7 if (compareAndSetHead(new Node())) 8 tail = head; 9 } else {10 node.prev = t; 11 //执行成功表明node节点成功置为tail节点,若失败,可能是由其他的线程也在进行此操作12 if (compareAndSetTail(t, node)) {13 t.next = node;14 return t;15 }16 }17 }18 }
shouldParkAfterFailAcquire(node,node)
1 private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) { 2 int ws = pred.waitStatus; 3 if (ws == Node.SIGNAL) 4 /* 5 * This node has already set status asking a release 当pred处于signal状态表这个节点请求释放 6 * to signal it, so it can safely park.可以将这个节点挂起 7 */ 8 return true; 9 if (ws > 0) {10 /* 表明pred节点被取消了,然后通过do-while循环去找状态小于0的节点11 * Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and12 * indicate retry.13 */14 do {15 node.prev = pred = pred.prev;16 } while (pred.waitStatus > 0);17 pred.next = node;18 } else {19 /* 到了这里,表名这个状态值一定为0或propagate,之后把状态值设为signal20 * 21 * 22 * 23 */24 compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);//25 }26 return false;27 }
3.2,释放锁过程分析
一、前面也说到在执行释放的时候,会先去通过tryRelease(int)获取锁资源,若成功,则之后通过unparkSuccessor来进行具体的释放操作
其中tryRelease也是一个需要子类去实现的方法。
unparkSuccessor的源码如下
1 private void unparkSuccessor(Node node) { 2 /* 如果node类中的的状态值是负数的话,(可能需要signal这个状态), 3 * 尝试清除。若等待的线程的状态值被改变的话,就会失败,否则成功 4 * If status is negative (i.e., possibly needing signal) try 5 * to clear in anticipation of signalling. It is OK if this 6 * fails or if status is changed by waiting thread. 7 */ 8 int ws = node.waitStatus;//获取node节点的状态值 9 if (ws < 0)//小于0,则表明该node节点状态不是CANCELLED10 //尝试交换ws和0的值,成功则true,否则代表着有其他线程已经改变了该node的状态值11 compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);12 13 /* unpark方法会在该节点后续节点中执行,通常情况下,下一个节点中,如果14 * 节点状态值时CANCELLED或者为null,那么就从tail节点向前找状态值不是15 * CANCELLED的node节点16 * Thread to unpark is held in successor, which is normally17 * just the next node. But if cancelled or apparently null,18 * traverse backwards from tail to find the actual19 * non-cancelled successor.20 */21 Node s = node.next;22 if (s == null || s.waitStatus > 0) {23 s = null;24 通过for循环来寻找靠近node(也可理解为head)节点的节点(后者是状态值不是CANCELLED的节点)25 for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)26 if (t.waitStatus <= 0)27 s = t;28 }29 if (s != null)//找到了就给该node节点的线程一个通行证30 LockSupport.unpark(s.thread);31 }
总结:以上就是AQS的源码解析,及涉及到的代码及相应的逻辑,当然上面的一些结论是很浅的一些。
(对于以上结论,是本人自己研究和结合网上的一些知识写出来的,仅供参考,若有不足之处,还请指出)