独占模式
1.获取独占锁
1.1 acquire()
/**
* 获取独占锁,对中断不敏感。
* 首先尝试获取一次锁,如果成功,则返回;
* 否则会把当前线程包装成Node插入到队列中,在队列中会检测是否为head的直接后继,并尝试获取锁,
* 如果获取失败,则会通过LockSupport阻塞当前线程,直至被释放锁的线程唤醒或者被中断,随后再次尝试获取锁,如此反复。
*/
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
1.2 addWaiter()
/**
* 在队列中新增一个节点。
*/
private Node addWaiter(Node mode) {
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
Node pred = tail;
// 快速尝试
if (pred != null) {
node.prev = pred;
// 通过CAS在队尾插入当前节点
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
pred.next = node;
return node;
}
}
// 初始情况或者在快速尝试失败后插入节点
enq(node);
return node;
}
/**
* 通过循环+CAS在队列中成功插入一个节点后返回。
*/
private Node enq(final Node node) {
for (;;) {
Node t = tail;
// 初始化head和tail
if (t == null) {
if (compareAndSetHead(new Node()))
tail = head;
} else {
/*
* AQS的精妙就是体现在很多细节的代码,比如需要用CAS往队尾里增加一个元素
* 此处的else分支是先在CAS的if前设置node.prev = t,而不是在CAS成功之后再设置。
* 一方面是基于CAS的双向链表插入目前没有完美的解决方案,另一方面这样子做的好处是:
* 保证每时每刻tail.prev都不会是一个null值,否则如果node.prev = t
* 放在下面if的里面,会导致一个瞬间tail.prev = null,这样会使得队列不完整。
*/
node.prev = t;
// CAS设置tail为node,成功后把老的tail也就是t连接到node。
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t;
}
}
}
}
1.3 acquireQueued()
/**
* 在队列中的节点通过此方法获取锁,对中断不敏感。
*/
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();
/*
* 检测当前节点前驱是否head,这是试获取锁的资格。
* 如果是的话,则调用tryAcquire尝试获取锁,
* 成功,则将head置为当前节点。
*/
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return interrupted;
}
/*
* 如果未成功获取锁则根据前驱节点判断是否要阻塞。
* 如果阻塞过程中被中断,则置interrupted标志位为true。
* shouldParkAfterFailedAcquire方法在前驱状态不为SIGNAL的情况下都会循环重试获取锁。
*/
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
1.4
/**
* 唤醒后继线程。
*/
private void unparkSuccessor(Node node) {
int ws = node.waitStatus;
// 尝试将node的等待状态置为0,这样的话,后继争用线程可以有机会再尝试获取一次锁。
if (ws < 0)
compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
Node s = node.next;
/*
* 这里的逻辑就是如果node.next存在并且状态不为取消,则直接唤醒s即可
* 否则需要从tail开始向前找到node之后最近的非取消节点。
*
* 这里为什么要从tail开始向前查找也是值得琢磨的:
* 如果读到s == null,不代表node就为tail,参考addWaiter以及enq函数中的我的注释。
* 不妨考虑到如下场景:
* 1. node某时刻为tail
* 2. 有新线程通过addWaiter中的if分支或者enq方法添加自己
* 3. compareAndSetTail成功
* 4. 此时这里的Node s = node.next读出来s == null,但事实上node已经不是tail,它有后继了!
*/
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);
}
2.释放独占锁
释放独占锁,首先会调用tryRelease,在完全释放掉独占锁后,这时后继线程是可以取到独占锁的。
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
/*
* 此时的head节点可能有3种情况:
* 1. null (AQS的head延迟初始化+无竞争的情况)
* 2. 当前线程在获取锁时new出来的节点通过setHead设置的
* 3. 由于通过tryRelease已经完全释放掉了独占锁,有新的节点在acquireQueued中获取到了独占锁,并设置了head
* 第三种情况可以再分为两种情况:
* (一)时刻1:线程A通过acquireQueued,持锁成功,set了head
* 时刻2:线程B通过tryAcquire试图获取独占锁失败失败,进入acquiredQueued
* 时刻3:线程A通过tryRelease释放了独占锁
* 时刻4:线程B通过acquireQueued中的tryAcquire获取到了独占锁并调用setHead
* 时刻5:线程A读到了此时的head实际上是线程B对应的node
* (二)时刻1:线程A通过tryAcquire直接持锁成功,head为null
* 时刻2:线程B通过tryAcquire试图获取独占锁失败失败,入队过程中初始化了head,进入acquiredQueued
* 时刻3:线程A通过tryRelease释放了独占锁,此时线程B还未开始tryAcquire
* 时刻4:线程A读到了此时的head实际上是线程B初始化出来的傀儡head
*/
Node h = head;
// head节点状态不会是CANCELLED,所以这里h.waitStatus != 0相当于h.waitStatus < 0
if (h != null && h.waitStatus != 0)
// 唤醒后继线程,此函数在acquire中已经分析过,不再列举说明
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
总结一下上面的逻辑:
1.调用tryRelease
2.如果tryRelease返回true也就是独占锁被完全释放,唤醒后继线程