AQS系列（二）- ReentrantLock的释放锁

前言

在AQS系列（一）中我们一起看了ReentrantLock加锁的过程，今天我们看释放锁，看看老Lea那冷峻的思维是如何在代码中笔走龙蛇的。

正文

追踪unlock方法：

 public void unlock() {

         sync.release(1);

     }

很简单的一行，调用了release方法，参数为1，继续跟踪发现不管是公平锁还是非公平锁调用的都是AbstractQueuedSynchronizer中的release方法：

 public final boolean release(int arg) {

         if (tryRelease(arg)) {

             Node h = head;

             if (h != null && h.waitStatus != 0)

                 unparkSuccessor(h);

             return true;

         }

         return false;

     }

此方法看起来简单，却暗含杀机。

1、首先看if中的判断方法tryRelease

 protected final boolean tryRelease(int releases) {

             int c = getState() - releases; // 计算出释放锁之后的state值

             if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())

                 throw new IllegalMonitorStateException();

             boolean free = false;

             if (c == 0) { // c==0说明要释放锁了

                 free = true;

                 setExclusiveOwnerThread(null); //在释放之前将独占线程置为空

             } 
             setState(c); // 将state置为0，此处没用cas操作，因为没必要，反正在此之前state都大于0，不会被其他线程操作，只有当前线程能操作 
             return free; 
 }

此方法的实现逻辑在ReentrantLock类的Sync内部类中，即公平锁和非公平锁公用，相信理解起来比较轻松。

2、再看里面的if判断条件 h != null && h.waitStatus != 0

注意此时h是head，队列头。我们先要搞清楚这两个判断条件所表示的意思，h!=null说明队列不是空的，而h.waitStatus != 0又是什么意思呢？回顾一下上一篇的最后第二个方法 shouldParkAfterFailedAcquire，当时讲这个方法时其实描述的不是很清楚，这次重新结合释放锁的场景回顾一下。下面先将该方法粘贴出来（注释中的两个2表示执行一次这个方法只会走一个2的逻辑）：

 private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {

         int ws = pred.waitStatus; // 1、正常情况进到这里ws是0，pred可能是head，也可能只是node前面另一个排队的任务

         if (ws == Node.SIGNAL)

             // 3、如果是-1了，就返回true，进入后面park当前线程

             return true;

         if (ws > 0) {

             do {

                 // 2、如果是大于0，说明pred线程已经被取消，则继续往前遍历，直到从后往前找到第一个不大于0的节点，然后互相设置指针

                 node.prev = pred = pred.prev;

             } while (pred.waitStatus > 0);

             pred.next = node;

         } else {

             // 2、是0的话进这里，设置成-1，注意是将pred(即当前node的前一个节点)设置成-1。即如果一个节点ws是-1，那么它后面一定至少还有一个node（就是这个方法中的node）

             compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);

         }

         return false;

     }

waitStatus>0只有一种情况-线程被取消了（状态值为1）。当线程被取消时就要舍弃掉它，继续往前遍历。

回顾完上述的方法，再看h.waitStatus != 0，我们可以知道，waitStatus != 0表示等待后面还有排队的node（可能是正常状态也可能是已取消的状态），这时就要去唤醒下一个正常状态的线程，进入unparkSuccessor方法。

3、unparkSuccessor 方法代码

 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);

     }

该方法用于唤醒当前线程的下一个有效任务，入参node为head节点。首先如果ws为-1则通过CAS设置为0；然后判断node的下一个节点是不是空，或者是不是已经被取消（ws大于0表示已经被取消）；如果满足条件，则从后往前遍历找到从前往后数的第一个ws小于等于0的node节点，唤醒这个节点的线程。此处的for循环用的比较有意思，用了一种类似于while循环的格式来用for循环，可见老Lea不拘一格的思维方式。

此处最后一行unpark方法执行之后，就会进入系列（一）中的最后一个方法的第3行代码（如下所示），继续执行下一个线程的加锁过程，进入下一次轮回。

 private final boolean parkAndCheckInterrupt() {

         LockSupport.park(this);

         return Thread.interrupted();

     }

附加：公平锁与非公平锁的源码理解

在上一篇文章中未讲到公平锁和非公平锁的区别，在这里统一进行一下总结：

在释放锁的过程中，公平锁和非公平锁的处理流程是一样的，都是从队列的头往后遍历挨个唤醒等待的线程。

在加锁的过程中，有两个不同的地方。第一个是在lock方法中，公平锁代码：

 final void lock() {

             acquire(1);

         }

非公平锁代码：

 final void lock() {

             if (compareAndSetState(0, 1))

                 setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());

             else

                 acquire(1);

         }

可以看到非公平锁直接先用CAS尝试获取一下锁，不用排队。这就是第一个非公平的地方。

第二个不同的地方，是acquire方法中的tryAcquire方法实现不同，公平锁的tryAcquire方法：

 protected final boolean tryAcquire(int acquires) {

             final Thread current = Thread.currentThread();

             int c = getState();

             if (c == 0) {

                 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;

         }

可以看到当c==0时公平锁会先通过hasQueuedPredecessors方法判断队列前面有没有排队的。

非公平锁的实现：

 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;

         }

当c==0时，非公平锁是直接用CAS尝试获取加锁。这是第二个非公平的地方。

好了，ReentrantLock的加锁和释放锁过程基本就这些了，这周末继续搞JUC！

巴特西

AQS系列（二）- ReentrantLock的释放锁

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