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資訊專欄INFORMATION COLUMN

深入分析AQS實現(xiàn)原理

sewerganger / 1079人閱讀

摘要:更新成功返回,否則返回這個操作是原子的,不會出現(xiàn)線程安全問題,這里面涉及到這個類的操作,一級涉及到這個屬性的意義。

簡單解釋一下J.U.C,是JDK中提供的并發(fā)工具包,java.util.concurrent。里面提供了很多并發(fā)編程中很常用的實用工具類,比如atomic原子操作、比如lock同步鎖、fork/join等。
從Lock作為切入點

我想以lock作為切入點來講解AQS,畢竟同步鎖是解決線程安全問題的通用手段,也是我們工作中用得比較多的方式。

Lock API

Lock是一個接口,方法定義如下

void lock() // 如果鎖可用就獲得鎖,如果鎖不可用就阻塞直到鎖釋放
void lockInterruptibly() // 和 lock()方法相似, 但阻塞的線程可中斷,拋出 java.lang.InterruptedException異常
boolean tryLock() // 非阻塞獲取鎖;嘗試獲取鎖,如果成功返回true
boolean tryLock(long timeout, TimeUnit timeUnit) //帶有超時時間的獲取鎖方法
void unlock() // 釋放鎖
Lock的實現(xiàn)

實現(xiàn)Lock接口的類有很多,以下為幾個常見的鎖實現(xiàn)

ReentrantLock:表示重入鎖,它是唯一一個實現(xiàn)了Lock接口的類。重入鎖指的是線程在獲得鎖之后,再次獲取該鎖不需要阻塞,而是直接關(guān)聯(lián)一次計數(shù)器增加重入次數(shù)

ReentrantReadWriteLock:重入讀寫鎖,它實現(xiàn)了ReadWriteLock接口,在這個類中維護了兩個鎖,一個是ReadLock,一個是WriteLock,他們都分別實現(xiàn)了Lock接口。讀寫鎖是一種適合讀多寫少的場景下解決線程安全問題的工具,基本原則是:讀和讀不互斥、讀和寫互斥、寫和寫互斥。也就是說涉及到影響數(shù)據(jù)變化的操作都會存在互斥。

StampedLock: stampedLock是JDK8引入的新的鎖機制,可以簡單認為是讀寫鎖的一個改進版本,讀寫鎖雖然通過分離讀和寫的功能使得讀和讀之間可以完全并發(fā),但是讀和寫是有沖突的,如果大量的讀線程存在,可能會引起寫線程的饑餓。stampedLock是一種樂觀的讀策略,使得樂觀鎖完全不會阻塞寫線程

ReentrantLock的簡單實用

如何在實際應(yīng)用中使用ReentrantLock呢?我們通過一個簡單的demo來演示一下

public class Demo {
    private static int count=0;
    static Lock lock=new ReentrantLock();
    public static void inc(){
        lock.lock();
        try {
            Thread.sleep(1);
            count++;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            lock.unlock();
        }
    }

這段代碼主要做一件事,就是通過一個靜態(tài)的incr()方法對共享變量count做連續(xù)遞增,在沒有加同步鎖的情況下多線程訪問這個方法一定會存在線程安全問題。所以用到了ReentrantLock來實現(xiàn)同步鎖,并且在finally語句塊中釋放鎖。
那么我來引出一個問題,大家思考一下

多個線程通過lock競爭鎖時,當(dāng)競爭失敗的鎖是如何實現(xiàn)等待以及被喚醒的呢?
什么是AQS

aqs全稱為AbstractQueuedSynchronizer,它提供了一個FIFO隊列,可以看成是一個用來實現(xiàn)同步鎖以及其他涉及到同步功能的核心組件,常見的有:ReentrantLock、CountDownLatch等。
AQS是一個抽象類,主要是通過繼承的方式來使用,它本身沒有實現(xiàn)任何的同步接口,僅僅是定義了同步狀態(tài)的獲取以及釋放的方法來提供自定義的同步組件。
可以這么說,只要搞懂了AQS,那么J.U.C中絕大部分的api都能輕松掌握。

AQS的兩種功能

從使用層面來說,AQS的功能分為兩種:獨占和共享

獨占鎖,每次只能有一個線程持有鎖,比如前面給大家演示的ReentrantLock就是以獨占方式實現(xiàn)的互斥鎖

共享鎖,允許多個線程同時獲取鎖,并發(fā)訪問共享資源,比如ReentrantReadWriteLock

ReentrantLock的類圖

仍然以ReentrantLock為例,來分析AQS在重入鎖中的使用。畢竟單純分析AQS沒有太多的含義。先理解這個類圖,可以方便我們理解AQS的原理

AQS的內(nèi)部實現(xiàn)

AQS的實現(xiàn)依賴內(nèi)部的同步隊列,也就是FIFO的雙向隊列,如果當(dāng)前線程競爭鎖失敗,那么AQS會把當(dāng)前線程以及等待狀態(tài)信息構(gòu)造成一個Node加入到同步隊列中,同時再阻塞該線程。當(dāng)獲取鎖的線程釋放鎖以后,會從隊列中喚醒一個阻塞的節(jié)點(線程)。

AQS隊列內(nèi)部維護的是一個FIFO的雙向鏈表,這種結(jié)構(gòu)的特點是每個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都有兩個指針,分別指向直接的后繼節(jié)點和直接前驅(qū)節(jié)點。所以雙向鏈表可以從任意一個節(jié)點開始很方便的訪問前驅(qū)和后繼。每個Node其實是由線程封裝,當(dāng)線程爭搶鎖失敗后會封裝成Node加入到ASQ隊列中去

Node類的組成如下

static final class Node {
        static final Node SHARED = new Node();
        static final Node EXCLUSIVE = null;
        static final int CANCELLED =  1;
        static final int SIGNAL    = -1;
        static final int CONDITION = -2;
        static final int PROPAGATE = -3;
        volatile int waitStatus;
        volatile Node prev; //前驅(qū)節(jié)點
        volatile Node next; //后繼節(jié)點
        volatile Thread thread;//當(dāng)前線程
        Node nextWaiter; //存儲在condition隊列中的后繼節(jié)點
        //是否為共享鎖
        final boolean isShared() { 
            return nextWaiter == SHARED;
        }

        final Node predecessor() throws NullPointerException {
            Node p = prev;
            if (p == null)
                throw new NullPointerException();
            else
                return p;
        }

        Node() {    // Used to establish initial head or SHARED marker
        }
        //將線程構(gòu)造成一個Node,添加到等待隊列
        Node(Thread thread, Node mode) {     // Used by addWaiter
            this.nextWaiter = mode;
            this.thread = thread;
        }
        //這個方法會在Condition隊列使用,后續(xù)多帶帶寫一篇文章分析condition
        Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
            this.waitStatus = waitStatus;
            this.thread = thread;
        }
    }
釋放鎖以及添加線程對于隊列的變化 添加節(jié)點

當(dāng)出現(xiàn)鎖競爭以及釋放鎖的時候,AQS同步隊列中的節(jié)點會發(fā)生變化,首先看一下添加節(jié)點的場景。

這里會涉及到兩個變化

新的線程封裝成Node節(jié)點追加到同步隊列中,設(shè)置prev節(jié)點以及修改當(dāng)前節(jié)點的前置節(jié)點的next節(jié)點指向自己

通過CAS講tail重新指向新的尾部節(jié)點

釋放鎖移除節(jié)點

head節(jié)點表示獲取鎖成功的節(jié)點,當(dāng)頭結(jié)點在釋放同步狀態(tài)時,會喚醒后繼節(jié)點,如果后繼節(jié)點獲得鎖成功,會把自己設(shè)置為頭結(jié)點,節(jié)點的變化過程如下

這個過程也是涉及到兩個變化

修改head節(jié)點指向下一個獲得鎖的節(jié)點

新的獲得鎖的節(jié)點,將prev的指針指向null

這里有一個小的變化,就是設(shè)置head節(jié)點不需要用CAS,原因是設(shè)置head節(jié)點是由獲得鎖的線程來完成的,而同步鎖只能由一個線程獲得,所以不需要CAS保證,只需要把head節(jié)點設(shè)置為原首節(jié)點的后繼節(jié)點,并且斷開原h(huán)ead節(jié)點的next引用即可

AQS的源碼分析

清楚了AQS的基本架構(gòu)以后,我們來分析一下AQS的源碼,仍然以ReentrantLock為模型。

ReentrantLock的時序圖

調(diào)用ReentrantLock中的lock()方法,源碼的調(diào)用過程我使用了時序圖來展現(xiàn)

從圖上可以看出來,當(dāng)鎖獲取失敗時,會調(diào)用addWaiter()方法將當(dāng)前線程封裝成Node節(jié)點加入到AQS隊列,基于這個思路,我們來分析AQS的源碼實現(xiàn)

分析源碼 ReentrantLock.lock()
public void lock() {
    sync.lock();
}

這個是獲取鎖的入口,調(diào)用sync這個類里面的方法,sync是什么呢?

abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer

sync是一個靜態(tài)內(nèi)部類,它繼承了AQS這個抽象類,前面說過AQS是一個同步工具,主要用來實現(xiàn)同步控制。我們在利用這個工具的時候,會繼承它來實現(xiàn)同步控制功能。
通過進一步分析,發(fā)現(xiàn)Sync這個類有兩個具體的實現(xiàn),分別是NofairSync(非公平鎖),FailSync(公平鎖).

公平鎖 表示所有線程嚴格按照FIFO來獲取鎖

非公平鎖 表示可以存在搶占鎖的功能,也就是說不管當(dāng)前隊列上是否存在其他線程等待,新線程都有機會搶占鎖

公平鎖和非公平鎖的實現(xiàn)上的差異,我會在文章后面做一個解釋,接下來的分析仍然以非公平鎖作為主要分析邏輯。

NonfairSync.lock
final void lock() {
    if (compareAndSetState(0, 1)) //通過cas操作來修改state狀態(tài),表示爭搶鎖的操作
      setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());//設(shè)置當(dāng)前獲得鎖狀態(tài)的線程
    else
      acquire(1); //嘗試去獲取鎖
}

這段代碼簡單解釋一下

由于這里是非公平鎖,所以調(diào)用lock方法時,先去通過cas去搶占鎖

如果搶占鎖成功,保存獲得鎖成功的當(dāng)前線程

搶占鎖失敗,調(diào)用acquire來走鎖競爭邏輯

compareAndSetState
compareAndSetState的代碼實現(xiàn)邏輯如下

// See below for intrinsics setup to support this
return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);

}

這段代碼其實邏輯很簡單,就是通過cas樂觀鎖的方式來做比較并替換。上面這段代碼的意思是,如果當(dāng)前內(nèi)存中的state的值和預(yù)期值expect相等,則替換為update。更新成功返回true,否則返回false.
這個操作是原子的,不會出現(xiàn)線程安全問題,這里面涉及到Unsafe這個類的操作,一級涉及到state這個屬性的意義。
**state**

當(dāng)state=0時,表示無鎖狀態(tài)

當(dāng)state>0時,表示已經(jīng)有線程獲得了鎖,也就是state=1,但是因為ReentrantLock允許重入,所以同一個線程多次獲得同步鎖的時候,state會遞增,比如重入5次,那么state=5。 而在釋放鎖的時候,同樣需要釋放5次直到state=0其他線程才有資格獲得鎖

private volatile int state;

需要注意的是:不同的AQS實現(xiàn),state所表達的含義是不一樣的。
Unsafe
Unsafe類是在sun.misc包下,不屬于Java標(biāo)準(zhǔn)。但是很多Java的基礎(chǔ)類庫,包括一些被廣泛使用的高性能開發(fā)庫都是基于Unsafe類開發(fā)的,比如Netty、Hadoop、Kafka等;Unsafe可認為是Java中留下的后門,提供了一些低層次操作,如直接內(nèi)存訪問、線程調(diào)度等

public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);

這個是一個native方法, 第一個參數(shù)為需要改變的對象,第二個為偏移量(即之前求出來的headOffset的值),第三個參數(shù)為期待的值,第四個為更新后的值
整個方法的作用是如果當(dāng)前時刻的值等于預(yù)期值var4相等,則更新為新的期望值 var5,如果更新成功,則返回true,否則返回false;

acquire

acquire是AQS中的方法,如果CAS操作未能成功,說明state已經(jīng)不為0,此時繼續(xù)acquire(1)操作,這里大家思考一下,acquire方法中的1的參數(shù)是用來做什么呢?如果沒猜中,往前面回顧一下state這個概念

    public final void acquire(int arg) {
        if (!tryAcquire(arg) &&
            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
            selfInterrupt();
    }

這個方法的主要邏輯是

通過tryAcquire嘗試獲取獨占鎖,如果成功返回true,失敗返回false

如果tryAcquire失敗,則會通過addWaiter方法將當(dāng)前線程封裝成Node添加到AQS隊列尾部

acquireQueued,將Node作為參數(shù),通過自旋去嘗試獲取鎖。

如果大家看過我寫的Synchronized源碼分析的文章,就應(yīng)該能夠明白自旋存在的意義
NonfairSync.tryAcquire

這個方法的作用是嘗試獲取鎖,如果成功返回true,不成功返回false
它是重寫AQS類中的tryAcquire方法,并且大家仔細看一下AQS中tryAcquire方法的定義,并沒有實現(xiàn),而是拋出異常。按照一般的思維模式,既然是一個不實現(xiàn)的模版方法,那應(yīng)該定義成abstract,讓子類來實現(xiàn)呀?大家想想為什么

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
    return nonfairTryAcquire(acquires);
}
nonfairTryAcquire

tryAcquire(1)在NonfairSync中的實現(xiàn)代碼如下

ffinal boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
    //獲得當(dāng)前執(zhí)行的線程
    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState(); //獲得state的值
    if (c == 0) { //state=0說明當(dāng)前是無鎖狀態(tài)
        //通過cas操作來替換state的值改為1,大家想想為什么要用cas呢?
        //理由是,在多線程環(huán)境中,直接修改state=1會存在線程安全問題,你猜到了嗎?
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {
             //保存當(dāng)前獲得鎖的線程
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
    //這段邏輯就很簡單了。如果是同一個線程來獲得鎖,則直接增加重入次數(shù)
    else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
        int nextc = c + acquires; //增加重入次數(shù)
        if (nextc < 0) // overflow
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        setState(nextc);
        return true;
    }
    return false;
}

獲取當(dāng)前線程,判斷當(dāng)前的鎖的狀態(tài)

如果state=0表示當(dāng)前是無鎖狀態(tài),通過cas更新state狀態(tài)的值

如果當(dāng)前線程是屬于重入,則增加重入次數(shù)

addWaiter

當(dāng)tryAcquire方法獲取鎖失敗以后,則會先調(diào)用addWaiter將當(dāng)前線程封裝成Node,然后添加到AQS隊列

private Node addWaiter(Node mode) { //mode=Node.EXCLUSIVE
        //將當(dāng)前線程封裝成Node,并且mode為獨占鎖
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); 
        // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
        // tail是AQS的中表示同步隊列隊尾的屬性,剛開始為null,所以進行enq(node)方法
        Node pred = tail;
        if (pred != null) { //tail不為空的情況,說明隊列中存在節(jié)點數(shù)據(jù)
            node.prev = pred;  //講當(dāng)前線程的Node的prev節(jié)點指向tail
            if (compareAndSetTail(pred, node)) {//通過cas講node添加到AQS隊列
                pred.next = node;//cas成功,把舊的tail的next指針指向新的tail
                return node;
            }
        }
        enq(node); //tail=null,將node添加到同步隊列中
        return node;
    }

將當(dāng)前線程封裝成Node

判斷當(dāng)前鏈表中的tail節(jié)點是否為空,如果不為空,則通過cas操作把當(dāng)前線程的node添加到AQS隊列

如果為空或者cas失敗,調(diào)用enq將節(jié)點添加到AQS隊列

enq

enq就是通過自旋操作把當(dāng)前節(jié)點加入到隊列中

private Node enq(final Node node) {
        //自旋,不做過多解釋,不清楚的關(guān)注公眾號[架構(gòu)師修煉寶典]
        for (;;) {
            Node t = tail; //如果是第一次添加到隊列,那么tail=null
            if (t == null) { // Must initialize
                //CAS的方式創(chuàng)建一個空的Node作為頭結(jié)點
                if (compareAndSetHead(new Node()))
                   //此時隊列中只一個頭結(jié)點,所以tail也指向它
                    tail = head;
            } else {
//進行第二次循環(huán)時,tail不為null,進入else區(qū)域。將當(dāng)前線程的Node結(jié)點的prev指向tail,然后使用CAS將tail指向Node
                node.prev = t;
                if (compareAndSetTail(t, node)) {
//t此時指向tail,所以可以CAS成功,將tail重新指向Node。此時t為更新前的tail的值,即指向空的頭結(jié)點,t.next=node,就將頭結(jié)點的后續(xù)結(jié)點指向Node,返回頭結(jié)點
                    t.next = node;
                    return t;
                }
            }
        }
    }

假如有兩個線程t1,t2同時進入enq方法,t==null表示隊列是首次使用,需要先初始化
另外一個線程cas失敗,則進入下次循環(huán),通過cas操作將node添加到隊尾

到目前為止,通過addwaiter方法構(gòu)造了一個AQS隊列,并且將線程添加到了隊列的節(jié)點中
acquireQueued

將添加到隊列中的Node作為參數(shù)傳入acquireQueued方法,這里面會做搶占鎖的操作

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();// 獲取prev節(jié)點,若為null即刻拋出NullPointException
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {// 如果前驅(qū)為head才有資格進行鎖的搶奪
                setHead(node); // 獲取鎖成功后就不需要再進行同步操作了,獲取鎖成功的線程作為新的head節(jié)點
//凡是head節(jié)點,head.thread與head.prev永遠為null, 但是head.next不為null
                p.next = null; // help GC
                failed = false; //獲取鎖成功
                return interrupted;
            }
//如果獲取鎖失敗,則根據(jù)節(jié)點的waitStatus決定是否需要掛起線程
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())// 若前面為true,則執(zhí)行掛起,待下次喚醒的時候檢測中斷的標(biāo)志
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed) // 如果拋出異常則取消鎖的獲取,進行出隊(sync queue)操作
            cancelAcquire(node);
    }
}

獲取當(dāng)前節(jié)點的prev節(jié)點

如果prev節(jié)點為head節(jié)點,那么它就有資格去爭搶鎖,調(diào)用tryAcquire搶占鎖

搶占鎖成功以后,把獲得鎖的節(jié)點設(shè)置為head,并且移除原來的初始化head節(jié)點

如果獲得鎖失敗,則根據(jù)waitStatus決定是否需要掛起線程

最后,通過cancelAcquire取消獲得鎖的操作

前面的邏輯都很好理解,主要看一下shouldParkAfterFailedAcquire這個方法和parkAndCheckInterrupt的作用

shouldParkAfterFailedAcquire

從上面的分析可以看出,只有隊列的第二個節(jié)點可以有機會爭用鎖,如果成功獲取鎖,則此節(jié)點晉升為頭節(jié)點。對于第三個及以后的節(jié)點,if (p == head)條件不成立,首先進行shouldParkAfterFailedAcquire(p, node)操作
shouldParkAfterFailedAcquire方法是判斷一個爭用鎖的線程是否應(yīng)該被阻塞。它首先判斷一個節(jié)點的前置節(jié)點的狀態(tài)是否為Node.SIGNAL,如果是,是說明此節(jié)點已經(jīng)將狀態(tài)設(shè)置-如果鎖釋放,則應(yīng)當(dāng)通知它,所以它可以安全的阻塞了,返回true。

private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    int ws = pred.waitStatus; //前繼節(jié)點的狀態(tài)
    if (ws == Node.SIGNAL)//如果是SIGNAL狀態(tài),意味著當(dāng)前線程需要被unpark喚醒
               return true;
如果前節(jié)點的狀態(tài)大于0,即為CANCELLED狀態(tài)時,則會從前節(jié)點開始逐步循環(huán)找到一個沒有被“CANCELLED”節(jié)點設(shè)置為當(dāng)前節(jié)點的前節(jié)點,返回false。在下次循環(huán)執(zhí)行shouldParkAfterFailedAcquire時,返回true。這個操作實際是把隊列中CANCELLED的節(jié)點剔除掉。
    if (ws > 0) {// 如果前繼節(jié)點是“取消”狀態(tài),則設(shè)置 “當(dāng)前節(jié)點”的 “當(dāng)前前繼節(jié)點” 為 “‘原前繼節(jié)點"的前繼節(jié)點”。
       
        do {
            node.prev = pred = pred.prev;
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } else { // 如果前繼節(jié)點為“0”或者“共享鎖”狀態(tài),則設(shè)置前繼節(jié)點為SIGNAL狀態(tài)。
        /*
         * waitStatus must be 0 or PROPAGATE.  Indicate that we
         * need a signal, but don"t park yet.  Caller will need to
         * retry to make sure it cannot acquire before parking.
         */
        compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
    }
    return false;
}
parkAndCheckInterrupt

如果shouldParkAfterFailedAcquire返回了true,則會執(zhí)行:parkAndCheckInterrupt()方法,它是通過LockSupport.park(this)將當(dāng)前線程掛起到WATING狀態(tài),它需要等待一個中斷、unpark方法來喚醒它,通過這樣一種FIFO的機制的等待,來實現(xiàn)了Lock的操作。

private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
        LockSupport.park(this);
        return Thread.interrupted();
}

LockSupport
LockSupport類是Java6引入的一個類,提供了基本的線程同步原語。LockSupport實際上是調(diào)用了Unsafe類里的函數(shù),歸結(jié)到Unsafe里,只有兩個函數(shù):

public native void unpark(Thread jthread);  
public native void park(boolean isAbsolute, long time);  

unpark函數(shù)為線程提供“許可(permit)”,線程調(diào)用park函數(shù)則等待“許可”。這個有點像信號量,但是這個“許可”是不能疊加的,“許可”是一次性的。
permit相當(dāng)于0/1的開關(guān),默認是0,調(diào)用一次unpark就加1變成了1.調(diào)用一次park會消費permit,又會變成0。 如果再調(diào)用一次park會阻塞,因為permit已經(jīng)是0了。直到permit變成1.這時調(diào)用unpark會把permit設(shè)置為1.每個線程都有一個相關(guān)的permit,permit最多只有一個,重復(fù)調(diào)用unpark不會累積

鎖的釋放 ReentrantLock.unlock

加鎖的過程分析完以后,再來分析一下釋放鎖的過程,調(diào)用release方法,這個方法里面做兩件事,1,釋放鎖 ;2,喚醒park的線程

public final boolean release(int arg) {
    if (tryRelease(arg)) {
        Node h = head;
        if (h != null && h.waitStatus != 0)
            unparkSuccessor(h);
        return true;
    }
    return false;
}
tryRelease

這個動作可以認為就是一個設(shè)置鎖狀態(tài)的操作,而且是將狀態(tài)減掉傳入的參數(shù)值(參數(shù)是1),如果結(jié)果狀態(tài)為0,就將排它鎖的Owner設(shè)置為null,以使得其它的線程有機會進行執(zhí)行。
在排它鎖中,加鎖的時候狀態(tài)會增加1(當(dāng)然可以自己修改這個值),在解鎖的時候減掉1,同一個鎖,在可以重入后,可能會被疊加為2、3、4這些值,只有unlock()的次數(shù)與lock()的次數(shù)對應(yīng)才會將Owner線程設(shè)置為空,而且也只有這種情況下才會返回true。

protected final boolean tryRelease(int releases) {
    int c = getState() - releases; // 這里是將鎖的數(shù)量減1
    if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())// 如果釋放的線程和獲取鎖的線程不是同一個,拋出非法監(jiān)視器狀態(tài)異常
        throw new IllegalMonitorStateException();
    boolean free = false;
    if (c == 0) { 
// 由于重入的關(guān)系,不是每次釋放鎖c都等于0,
    // 直到最后一次釋放鎖時,才會把當(dāng)前線程釋放
        free = true;
        setExclusiveOwnerThread(null);
    }
    setState(c);
    return free;
}
unparkSuccessor

在方法unparkSuccessor(Node)中,就意味著真正要釋放鎖了,它傳入的是head節(jié)點(head節(jié)點是占用鎖的節(jié)點),當(dāng)前線程被釋放之后,需要喚醒下一個節(jié)點的線程

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) {//判斷后繼節(jié)點是否為空或者是否是取消狀態(tài),
        s = null;
        for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
            if (t.waitStatus <= 0) //然后從隊列尾部向前遍歷找到最前面的一個waitStatus小于0的節(jié)點, 至于為什么從尾部開始向前遍歷,因為在doAcquireInterruptibly.cancelAcquire方法的處理過程中只設(shè)置了next的變化,沒有設(shè)置prev的變化,在最后有這樣一行代碼:node.next = node,如果這時執(zhí)行了unparkSuccessor方法,并且向后遍歷的話,就成了死循環(huán)了,所以這時只有prev是穩(wěn)定的
                s = t;
    }
//內(nèi)部首先會發(fā)生的動作是獲取head節(jié)點的next節(jié)點,如果獲取到的節(jié)點不為空,則直接通過:“LockSupport.unpark()”方法來釋放對應(yīng)的被掛起的線程,這樣一來將會有一個節(jié)點喚醒后繼續(xù)進入循環(huán)進一步嘗試tryAcquire()方法來獲取鎖
    if (s != null)
        LockSupport.unpark(s.thread); //釋放許可
}
總結(jié)

通過這篇文章基本將AQS隊列的實現(xiàn)過程做了比較清晰的分析,主要是基于非公平鎖的獨占鎖實現(xiàn)。在獲得同步鎖時,同步器維護一個同步隊列,獲取狀態(tài)失敗的線程都會被加入到隊列中并在隊列中進行自旋;移出隊列(或停止自旋)的條件是前驅(qū)節(jié)點為頭節(jié)點且成功獲取了同步狀態(tài)。在釋放同步狀態(tài)時,同步器調(diào)用tryRelease(int arg)方法釋放同步狀態(tài),然后喚醒頭節(jié)點的后繼節(jié)點。

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