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干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,


前言

談到并發,我們不得不說AQS(AbstractQueuedSynchronizer),所謂的AQS即是抽象的隊列式的同步器,內部定義了很多鎖相關的方法,我們熟知的ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、CountDownLatch、Semaphore等都是基于AQS來實現的。

我們先看下AQS相關的UML圖:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖1)

思維導圖:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖2)

AQS 實現原理

AQS中 維護了一個volatile int state(代表共享資源)和一個FIFO線程等待隊列(多線程爭用資源被阻塞時會進入此隊列)。

這里volatile能夠保證多線程下的可見性,當state=1則代表當前對象鎖已經被占有,其他線程來加鎖時則會失敗,加鎖失敗的線程會被放入一個FIFO的等待隊列中,比列會被UNSAFE.park()操作掛起,等待其他獲取鎖的線程釋放鎖才能夠被喚醒。

另外state的操作都是通過CAS來保證其并發修改的安全性。

具體原理我們可以用一張圖來簡單概括:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖3)

AQS 中提供了很多關于鎖的實現方法,

getState():獲取鎖的標志 state 值

setState():設置鎖的標志 state 值tryAcquire(int):獨占方式獲取鎖。嘗試獲取資源,成功則返回 true,失敗則返回 false。

tryRelease(int):獨占方式釋放鎖。嘗試釋放資源,成功則返回 true,失敗則返回 false。

這里還有一些方法并沒有列出來,接下來我們以ReentrantLock作為突破點通過源碼和畫圖的形式一步步了解AQS內部實現原理。

目錄結構

文章準備模擬多線程競爭鎖、釋放鎖的場景來進行分析AQS源碼:

三個線程(線程一、線程二、線程三)同時來加鎖/釋放鎖

目錄如下:

線程一加鎖成功時AQS內部實現

線程二/三加鎖失敗時AQS中等待隊列的數據模型線程一釋放鎖及線程二獲取鎖實現原理

通過線程場景來講解公平鎖具體實現原理通過線程場景來講解 Condition 中 await()和signal()實現原理

這里會通過畫圖來分析每個線程加鎖、釋放鎖后AQS內部的數據結構和實現原理

場景分析

線程一加鎖成功

如果同時有三個線程并發搶占鎖,此時線程一搶占鎖成功,線程二和線程三搶占鎖失敗,具體執行流程如下:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖4)

此時AQS內部數據為:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖5)

線程二、線程三加鎖失敗:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖6)

有圖可以看出,等待隊列中的節點Node是一個雙向鏈表,這里SIGNAL是Node中waitStatus屬性,Node中還有一個nextWaiter屬性,這個并未在圖中畫出來,這個到后面Condition會具體講解的。

具體看下搶占鎖代碼實現:

java.util.concurrent.locks.ReentrantLock .NonfairSync: static final class NonfairSync extends Sync { final void lock() { if (compareAndSetState(0, 1)) setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); else acquire(1); } protected final boolean tryAcquire(int acquires) { return nonfairTryAcquire(acquires); } }

這里使用的ReentrantLock 非公平鎖,線程進來直接利用CAS嘗試搶占鎖,如果搶占成功state值回被改為 1,且設置對象獨占鎖線程為當前線程。如下所示:

protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) { return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update); } protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread thread) { exclusiveOwnerThread = thread; }
線程二搶占鎖失敗

我們按照真實場景來分析,線程一搶占鎖成功后,state變為 1,線程二通過CAS修改state變量必然會失敗。此時AQS中FIFO(First In First Out 先進先出)隊列中數據如圖所示:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖7)

我們將線程二執行的邏輯一步步拆解來看:

java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquire():

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

先看看tryAcquire()的具體實現: java.util.concurrent.locks.ReentrantLock .nonfairTryAcquire():

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) throw new Error("Maximum lock count exceeded"); setState(nextc); return true; } return false; }

nonfairTryAcquire()方法中首先會獲取state的值,如果不為 0 則說明當前對象的鎖已經被其他線程所占有,接著判斷占有鎖的線程是否為當前線程,如果是則累加state值,這就是可重入鎖的具體實現,累加state值,釋放鎖的時候也要依次遞減state值。

如果state為 0,則執行CAS操作,嘗試更新state值為 1,如果更新成功則代表當前線程加鎖成功。

以線程二為例,因為線程一已經將state修改為 1,所以線程二通過CAS修改state的值不會成功。加鎖失敗。

線程二執行tryAcquire()后會返回 false,接著執行addWaiter(Node.EXCLUSIVE)邏輯,將自己加入到一個FIFO等待隊列中,代碼實現如下:

java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.addWaiter():

private Node addWaiter(Node mode) { Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); Node pred = tail; if (pred != null) { node.prev = pred; if (compareAndSetTail(pred, node)) { pred.next = node; return node; } } enq(node); return node; }

這段代碼首先會創建一個和當前線程綁定的Node節點,Node為雙向鏈表。此時等待對內中的tail指針為空,直接調用enq(node)方法將當前線程加入等待隊列尾部:

private Node enq(final Node node) { for (;;) { Node t = tail; if (t == null) { if (compareAndSetHead(new Node())) tail = head; } else { node.prev = t; if (compareAndSetTail(t, node)) { t.next = node; return t; } } } }

第一遍循環時tail指針為空,進入 if 邏輯,使用CAS操作設置head指針,將head指向一個新創建的Node節點。此時AQS中數據:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖8)

執行完成之后,head、tail、t都指向第一個Node元素。

接著執行第二遍循環,進入else邏輯,此時已經有了head節點,這里要操作的就是將線程二對應的Node節點掛到head節點后面。此時隊列中就有了兩個Node節點:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖9)

addWaiter()方法執行完后,會返回當前線程創建的節點信息。繼續往后執行acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg) 邏輯,此時傳入的參數為線程二對應的Node節點信息:

java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireQueued():

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) { boolean failed = true; try { boolean interrupted = false; for (;;) { final Node p = node.predecessor(); if (p == head && tryAcquire(arg)) { setHead(node); p.next = null; // help GC failed = false; return interrupted; } if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndChecknIterrupt()) interrupted = true; } } finally { if (failed) cancelAcquire(node); } } private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) { int ws = pred.waitStatus; if (ws == Node.SIGNAL) return true; if (ws > 0) { do { node.prev = pred = pred.prev; } while (pred.waitStatus > 0); pred.next = node; } else { compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL); } return false; } private final boolean parkAndCheckInterrupt() { LockSupport.park(this); return Thread.interrupted(); }

acquireQueued()這個方法會先判斷當前傳入的Node對應的前置節點是否為head,如果是則嘗試加鎖。加鎖成功過則將當前節點設置為head節點,然后空置之前的head節點,方便后續被垃圾回收掉。

如果加鎖失敗或者Node的前置節點不是head節點,就會通過shouldParkAfterFailedAcquire方法 將head節點的waitStatus變為了SIGNAL=-1,最后執行parkAndChecknIterrupt方法,調用LockSupport.park()掛起當前線程。

此時AQS中的數據如下圖:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖10)

此時線程二就靜靜的待在AQS的等待隊列里面了,等著其他線程釋放鎖來喚醒它。

線程三搶占鎖失敗

看完了線程二搶占鎖失敗的分析,那么再來分析線程三搶占鎖失敗就很簡單了,先看看addWaiter(Node mode)方法:

private Node addWaiter(Node mode) { Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); Node pred = tail; if (pred != null) { node.prev = pred; if (compareAndSetTail(pred, node)) { pred.next = node; return node; } } enq(node); return node; }

此時等待隊列的tail節點指向線程二,進入if邏輯后,通過CAS指令將tail節點重新指向線程三。接著線程三調用enq()方法執行入隊操作,和上面線程二執行方式是一致的,入隊后會修改線程二對應的Node中的waitStatus=SIGNAL。最后線程三也會被掛起。此時等待隊列的數據如圖:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖6)
線程一釋放鎖

現在來分析下釋放鎖的過程,首先是線程一釋放鎖,釋放鎖后會喚醒head節點的后置節點,也就是我們現在的線程二,具體操作流程如下:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖12)

執行完后等待隊列數據如下:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖13)

此時線程二已經被喚醒,繼續嘗試獲取鎖,如果獲取鎖失敗,則會繼續被掛起。如果獲取鎖成功,則AQS中數據如圖:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖14)

接著還是一步步拆解來看,先看看線程一釋放鎖的代碼:

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

這里首先會執行tryRelease()方法,這個方法具體實現在ReentrantLock中,如果tryRelease執行成功,則繼續判斷head節點的waitStatus是否為 0,前面我們已經看到過,head的waitStatue為SIGNAL(-1),這里就會執行unparkSuccessor()方法來喚醒head的后置節點,也就是我們上面圖中線程二對應的Node節點。

此時看ReentrantLock.tryRelease()中的具體實現:

protected final boolean tryRelease(int releases) { int c = getState() - releases; if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread()) throw new IllegalMonitorStateException(); boolean free = false; if (c == 0) { free = true; setExclusiveOwnerThread(null); } setState(c); return free; }

執行完ReentrantLock.tryRelease()后,state被設置成 0,Lock 對象的獨占鎖被設置為 null。此時看下AQS中的數據:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖15)

接著執行java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.unparkSuccessor()方法,喚醒head的后置節點:

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); }

這里主要是將head節點的waitStatus設置為 0。

此時重新將head指針指向線程二對應的Node節點,且使用LockSupport.unpark方法來喚醒線程二。

被喚醒的線程二會接著嘗試獲取鎖,用CAS指令修改state數據。 執行完成后可以查看AQS中數據:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖16)

此時線程二被喚醒,線程二接著之前被park的地方繼續執行,繼續執行acquireQueued()方法。

線程二喚醒繼續加鎖
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) { boolean failed = true; try { boolean interrupted = false; for (;;) { final Node p = node.predecessor(); if (p == head && tryAcquire(arg)) { setHead(node); p.next = null; // help GC failed = false; return interrupted; } if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) interrupted = true; } } finally { if (failed) cancelAcquire(node); } }

此時線程二被喚醒,繼續執行for循環,判斷線程二的前置節點是否為head,如果是則繼續使用tryAcquire()方法來嘗試獲取鎖,其實就是使用CAS操作來修改state值,如果修改成功則代表獲取鎖成功。接著將線程二設置為head節點,然后空置之前的head節點數據,被空置的節點數據等著被垃圾回收。

此時線程二獲取鎖成功,AQS中隊列數據如下:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖17)

等待隊列中的數據都等待著被垃圾回收。

線程二釋放鎖/線程三加鎖

當線程二釋放鎖時,會喚醒被掛起的線程三,流程和上面大致相同,被喚醒的線程三會再次嘗試加鎖,具體代碼可以參考上面內容。具體流程圖如下:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖18)

此時AQS中隊列數據如圖:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖19)

公平鎖實現原理

上面所有的加鎖場景都是基于非公平鎖來實現的,非公平鎖是ReentrantLock的默認實現,那我們接著來看一下公平鎖的實現原理,這里先用一張圖來解釋公平鎖和非公平鎖的區別:

非公平鎖執行流程:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖20)

這里我們還是用之前的線程模型來舉例子,當線程二釋放鎖的時候,喚醒被掛起的線程三,線程三執行tryAcquire()方法使用CAS操作來嘗試修改state值,如果此時又來了一個線程四也來執行加鎖操作,同樣會執行tryAcquire()方法。

這種情況就會出現競爭,線程四如果獲取鎖成功,線程三仍然需要待在等待隊列中被掛起。這就是所謂的非公平鎖,線程三辛辛苦苦排隊等到自己獲取鎖,卻眼巴巴的看到線程四插隊獲取到了鎖。

公平鎖執行流程:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖21)

公平鎖在加鎖的時候,會先判斷AQS等待隊列中是存在節點,如果存在節點則會直接入隊等待,具體代碼如下.

公平鎖在獲取鎖是也是首先會執行acquire()方法,只不過公平鎖單獨實現了tryAcquire()方法:

#java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquire():

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

這里會執行ReentrantLock中公平鎖的tryAcquire()方法

#java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.FairSync.tryAcquire():

static final class FairSync extends Sync { 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; } }

這里會先判斷state值,如果不為 0 且獲取鎖的線程不是當前線程,直接返回 false 代表獲取鎖失敗,被加入等待隊列。如果是當前線程則可重入獲取鎖。

如果state=0則代表此時沒有線程持有鎖,執行hasQueuedPredecessors()判斷AQS等待隊列中是否有元素存在,如果存在其他等待線程,那么自己也會加入到等待隊列尾部,做到真正的先來后到,有序加鎖。具體代碼如下:

#java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.hasQueuedPredecessors():

public final boolean hasQueuedPredecessors() { Node t = tail; Node h = head; Node s; return h != t && ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread()); }

這段代碼很有意思,返回false代表隊列中沒有節點或者僅有一個節點是當前線程創建的節點。返回true則代表隊列中存在等待節點,當前線程需要入隊等待。

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖22)

先判斷head是否等于tail,如果隊列中只有一個Node節點,那么head會等于tail。

接著判斷(s = h.next) == null,這種屬于一種極端情況,在enq()入隊操作中,此時不是原子性操作,可能存在這種情況:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖23)

在第一個紅框處,例如 線程一 執行完成,此時 head 已經有值,而還未執行tail=head的時候,此時 線程二 判斷 head != tail成立。而接著 線程一 執行完第二個紅框處,此時tail = node,但是并未將head.next指向node。而這時 線程二 就會得到head.next == null成立,直接返回 true。這種情況代表有節點正在做入隊操作。

如果head.next不為空,那么接著判斷head.next節點是否為當前線程,如果不是則返回 false。大家要記清楚,返回 false 代表 FIFO 隊列中沒有等待獲取鎖的節點,此時線程可以直接嘗試獲取鎖,如果返回 true 代表有等待線程,當前線程如要入隊排列,這就是體現公平鎖的地方。

非公平鎖和公平鎖的區別: 非公平鎖性能高于公平鎖性能。非公平鎖可以減少CPU喚醒線程的開銷,整體的吞吐效率會高點,CPU也不必取喚醒所有線程,會減少喚起線程的數量

非公平鎖性能雖然優于公平鎖,但是會存在導致線程饑餓的情況。在最壞的情況下,可能存在某個線程一直獲取不到鎖。不過相比性能而言,饑餓問題可以暫時忽略,這可能就是ReentrantLock默認創建非公平鎖的原因之一了。

Condition 實現原理

Condition 簡介

上面已經介紹了AQS所提供的核心功能,當然它還有很多其他的特性,這里我們來繼續說下Condition這個組件。

Condition`是在`java 1.5`中才出現的,它用來替代傳統的`Object`的`wait()`、`notify()`實現線程間的協作,相比使用`Object`的`wait()`、`notify()`,使用`Condition`中的`await()`、`signal()`這種方式實現線程間協作更加安全和高效。因此通常來說比較推薦使用`Condition

其中AbstractQueueSynchronizer中實現了Condition中的方法,主要對外提供awaite(Object.wait())和signal(Object.notify())調用。

Condition Demo 示例

使用示例代碼:

public class ReentrantLockDemo { static ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public static void main(String[] args) { Condition condition = lock.newCondition(); new Thread(() -> { lock.lock(); try { System.out.println("線程一加鎖成功"); System.out.println("線程一執行 await 被掛起"); condition.await(); System.out.println("線程一被喚醒成功"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); System.out.println("線程一釋放鎖成功"); } }).start(); new Thread(() -> { lock.lock(); try { System.out.println("線程二加鎖成功"); condition.signal(); System.out.println("線程二喚醒線程一"); } finally { lock.unlock(); System.out.println("線程二釋放鎖成功"); } }).start(); } }

執行結果如下圖:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖24)

這里線程一先獲取鎖,然后使用await()方法掛起當前線程并釋放鎖,線程二獲取鎖后使用signal喚醒線程一。

Condition 實現原理圖解

我們還是用上面的demo作為實例,執行的流程如下:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖25)

線程一執行await()方法:

先看下具體的代碼實現,#java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject.await():

public final void await() throws InterruptedException { if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException(); Node node = addConditionWaiter(); int savedState = fullyRelease(node); int interruptMode = 0; while (!isOnSyncQueue(node)) { LockSupport.park(this); if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0) break; } if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE) interruptMode = REINTERRUPT; if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled unlinkCancelledWaiters(); if (interruptMode != 0) reportInterruptAfterWait(interruptMode); }

await()方法中首先調用addConditionWaiter()將當前線程加入到Condition隊列中。

執行完后我們可以看下Condition隊列中的數據:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖26)

具體實現代碼為:

private Node addConditionWaiter() { Node t = lastWaiter; if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) { unlinkCancelledWaiters(); t = lastWaiter; } Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION); if (t == null) firstWaiter = node; else t.nextWaiter = node; lastWaiter = node; return node; }

這里會用當前線程創建一個Node節點,waitStatus為CONDITION。接著會釋放該節點的鎖,調用之前解析過的release()方法,釋放鎖后此時會喚醒被掛起的線程二,線程二會繼續嘗試獲取鎖。

接著調用isOnSyncQueue()方法是判斷當前的線程節點是不是在同步隊列中,因為上一步已經釋放了鎖,也就是說此時可能有線程已經獲取鎖同時可能已經調用了singal()方法,如果已經喚醒,那么就不應該park了,而是退出while方法,從而繼續爭搶鎖。

此時線程一被掛起,線程二獲取鎖成功。

具體流程如下圖:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖27)

線程二執行signal()方法:

首先我們考慮下線程二已經獲取到鎖,此時AQS等待隊列中已經沒有了數據。

接著就來看看線程二喚醒線程一的具體執行流程:

public final void signal() { if (!isHeldExclusively()) throw new IllegalMonitorStateException(); Node first = firstWaiter; if (first != null) doSignal(first); }

先判斷當前線程是否為獲取鎖的線程,如果不是則直接拋出異常。 接著調用doSignal()方法來喚醒線程。

private void doSignal(Node first) { do { if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null) lastWaiter = null; first.nextWaiter = null; } while (!transferForSignal(first) && (first = firstWaiter) != null); } final boolean transferForSignal(Node node) { if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0)) return false; Node p = enq(node); int ws = p.waitStatus; if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL)) LockSupport.unpark(node.thread); return true; } /** * Inserts node into queue, initializing if necessary. See picture above. * @param node the node to insert * @return nodes predecessor */ private Node enq(final Node node) { for (;;) { Node t = tail; if (t == null) { // Must initialize if (compareAndSetHead(new Node())) tail = head; } else { node.prev = t; if (compareAndSetTail(t, node)) { t.next = node; return t; } } } }

這里先從transferForSignal()方法來看,通過上面的分析我們知道Condition隊列中只有線程一創建的一個Node節點,且waitStatue為CONDITION,先通過CAS修改當前節點waitStatus為 0,然后執行enq()方法將當前線程加入到等待隊列中,并返回當前線程的前置節點。

加入等待隊列的代碼在上面也已經分析過,此時等待隊列中數據如下圖:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖28)

接著開始通過CAS修改當前節點的前置節點waitStatus為SIGNAL,并且喚醒當前線程。此時AQS中等待隊列數據為:

干貨滿滿(汽車里的aqs是什么意思)車子aqs是什么意思,(圖29)

線程一被喚醒后,繼續執行await()方法中的 while 循環。

public final void await() throws InterruptedException { if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException(); Node node = addConditionWaiter(); int savedState = fullyRelease(node); int interruptMode = 0; while (!isOnSyncQueue(node)) { LockSupport.park(this); if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0) break; } if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE) interruptMode = REINTERRUPT; if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled unlinkCancelledWaiters(); if (interruptMode != 0) reportInterruptAfterWait(interruptMode); }

因為此時線程一的waitStatus已經被修改為 0,所以執行isOnSyncQueue()方法會返回false。跳出while循環。

接著執行acquireQueued()方法,這里之前也有講過,嘗試重新獲取鎖,如果獲取鎖失敗繼續會被掛起。直到另外線程釋放鎖才被喚醒。

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) { boolean failed = true; try { boolean interrupted = false; for (;;) { final Node p = node.predecessor(); if (p == head && tryAcquire(arg)) { setHead(node); p.next = null; // help GC failed = false; return interrupted; } if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) interrupted = true; } } finally { if (failed) cancelAcquire(node); } }

此時線程一的流程都已經分析完了,等線程二釋放鎖后,線程一會繼續重試獲取鎖,流程到此終結。

Condition 總結

我們總結下 Condition 和 wait/notify 的比較:

Condition 可以精準的對多個不同條件進行控制,wait/notify 只能和 synchronized 關鍵字一起使用,并且只能喚醒一個或者全部的等待隊列;

Condition 需要使用 Lock 進行控制,使用的時候要注意 lock()后及時的 unlock(),Condition 有類似于 await 的機制,因此不會產生加鎖方式而產生的死鎖出現,同時底層實現的是 park/unpark 的機制,因此也不會產生先喚醒再掛起的死鎖,一句話就是不會產生死鎖,但是 wait/notify 會產生先喚醒再掛起的死鎖。

總結

這里用了一步一圖的方式結合三個線程依次加鎖/釋放鎖來展示了ReentrantLock的實現方式和實現原理,而ReentrantLock底層就是基于AQS實現的,所以我們也對AQS有了深刻的理解。

另外還介紹了公平鎖與非公平鎖的實現原理,Condition的實現原理,基本上都是使用源碼+繪圖的講解方式,盡量讓大家更容易去理解。

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