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AbstractQueuedSynchronizer的简单分析
阅读量:4874 次
发布时间:2019-06-11

本文共 9460 字,大约阅读时间需要 31 分钟。

说明:本作者是文章的原创作者,转载请注明出处:本文地址:http://www.cnblogs.com/qm-article/p/7955781.html

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)

 

转载于:https://www.cnblogs.com/qm-article/p/7955781.html

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