JUC中AQS简介
AQS,在java.util.concurrent.locks包中,AbstractQueuedSynchronizer这个类是并发包中的核心,了解其他类之前,需要先弄清楚AQS。在JUC的很多类中都会存在一个内部类Sync,Sync都是继承自AbstractQueuedSynchronizer,相信不用说就能明白AQS有多重要。
AQS原理
AQS就是一个同步器,要做的事情就相当于一个锁,所以就会有两个动作:一个是获取,一个是释放。获取释放的时候该有一个东西来记住他是被用还是没被用,这个东西就是一个状态。如果锁被获取了,也就是被用了,还有很多其他的要来获取锁,总不能给全部拒绝了,这时候就需要他们排队,这里就需要一个队列。这大概就清楚了AQS的主要构成了:
- 获取和释放两个动作
- 同步状态(原子操作)
- 阻塞队列
state
AQS用32位整形来表示同步状态。
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private volatile int state; |
在互斥锁中表示线程是否已经获取了锁,0未获取,1已经获取,大于1表示重入数。
AQS提供了getState(),setState(),compareAndSetState()来获取和修改state的值,这些操作需要atomic包的支持,采用CAS操作,保证其原子性和可见性。
AQS的CLH锁队列
CLH其实就是一个FIFO的队列,只不过稍微做了点改进。AQS中内部使用内部类Node来实现,是一个链表队列,原始CLH使用自旋锁,AQS的CLH则在每个node里使用一个状态字段来控制阻塞,不是自旋。直接看代码:
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/** |
共享锁和互斥锁
AQS的CLH队列锁中,每个节点代表着一个需要获取锁的线程,该node中有两个常量SHARED共享模式,EXCLUSIVE独占模式。
1 |
/** Marker to indicate a node is waiting in shared mode */ |
共享模式允许多个线程可以获取同一个锁,独占模式则一个锁只能被一个线程持有,其他线程必须要等待。
AQS源码
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//阻塞队列的队列头
private transient volatile Node head;
//队列尾
private transient volatile Node tail;
//同步状态,这就是上面提到的需要原子操作的状态
private volatile int state;
//返回当前同步器的状态
protected final int getState() {
return state;
}
//设置同步器的状态
protected final void setState(int newState) {
state = newState;
}
//原子的设置当前同步器的状态
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
}
//
static final long spinForTimeoutThreshold = 1000L;
独占模式的获取
acquire,独占,忽略中断
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//独占模式的获取方法,会忽略中断
//tryAcquire方法会被至少调用一次,由子类实现
//如果tryAcquire不能成功,当前线程就会进入队列排队
public final void acquire(int arg) {
//首先调用tryAcquire尝试获取
//获取不成功,就使用acquireQueued使线程进入等待队列
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
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//阻塞队列的队列头 |
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//独占模式的获取方法,会忽略中断 |
tryAcquire方法:
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//由子类来实现 |
使用指定的模式创建一个节点,添加到AQS链表队列中:
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private Node addWaiter(Node mode) { |
向队列中插入节点:
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//会插入节点到对列中 |
tryAcquire没有获取到,就会先使用addWaiter添加进队列,然后使用acquireQueued从队列获取,如果这时候获取成功,则替换当前节点为队列头,然后返回:
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//独占模式处理正在排队等待的线程。 |
设置头节点,只能被获取方法调用:
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private void setHead(Node node) { |
shouldParkAfterFailedAcquire方法,查看是否应该被park:
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private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) { |
看下parkAndCheckInterrupt方法:
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//挂起当前线程,并返回当前中断状态 |
cancelAcquire取消当前节点:
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private void cancelAcquire(Node node) { |
acquireInterruptibly 独占,可中断
跟独占忽略中断类似,不再解释。
tryAcquireNanos,独占,可超时,可中断
跟上面类似,但是在doAcquireNanos中会获取当前时间,并获取LockSupport.parkNanos之后的时间在做超时时间的重新计算,到了超时时间,就返回false。
独占模式的释放
release,独占,忽略中断
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public final boolean release(int arg) { |
unparkSuccessor:
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private void unparkSuccessor(Node node) { |
共享模式的获取
acquireShared,共享,忽略中断
acquireSharedInterruptibly,共享,可中断
tryAcquireSharedNanos,共享,可设置超时,可中断
共享模式的释放
releaseShared
共享模式的和独占模式基本差不多,和独占式的acquireQueued方法区别就是在获取成功的节点后会继续unpark后继节点,将共享状态向后传播。
LockSupport
用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。每个使用LockSupport的线程都会与一个许可关联,如果该许可可用并且可在进程中使用,则调用park()将会立即返回,否则可能阻塞。如果许可不可用,可调用unpark使其可用。
许可不可重入,只能调用一次park()方法,否则会一直阻塞。
park()和unpark()作用分别是阻塞线程和解除阻塞线程,且park和unpark不会遇到suspend和resume可能引发的死锁问题。
park,如果许可可用,使用该许可,并且该调用立即返回;否则为线程调度禁用当前线程,并在发生以下三种情况之一之前,使其处于休眠状态:
* 其他某个线程将当前线程作为目标调用unpark
* 其他某个线程中断当前线程
* 该调用不合逻辑的返回
unpark,如果给定的线程尚不可用,则使其可用。如果线程在park上受阻塞,则它将解除其阻塞状态。否则,保证下一次调用park不受阻塞。如果给定线程尚未启动,则无法保证此操作有任何效果。
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