mirror of
https://github.com/zhwei820/learn.lianglianglee.com.git
synced 2025-09-25 20:56:42 +08:00
1089 lines
61 KiB
HTML
1089 lines
61 KiB
HTML
<!DOCTYPE html>
|
||
<!-- saved from url=(0046)https://kaiiiz.github.io/hexo-theme-book-demo/ -->
|
||
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
|
||
<head>
|
||
<head>
|
||
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
|
||
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1, maximum-scale=1.0, user-scalable=no">
|
||
<link rel="icon" href="/static/favicon.png">
|
||
<title>AQS 万字图文全面解析.md.html</title>
|
||
<!-- Spectre.css framework -->
|
||
<link rel="stylesheet" href="/static/index.css">
|
||
<!-- theme css & js -->
|
||
<meta name="generator" content="Hexo 4.2.0">
|
||
</head>
|
||
<body>
|
||
<div class="book-container">
|
||
<div class="book-sidebar">
|
||
<div class="book-brand">
|
||
<a href="/">
|
||
<img src="/static/favicon.png">
|
||
<span>技术文章摘抄</span>
|
||
</a>
|
||
</div>
|
||
<div class="book-menu uncollapsible">
|
||
<ul class="uncollapsible">
|
||
<li><a href="/" class="current-tab">首页</a></li>
|
||
</ul>
|
||
<ul class="uncollapsible">
|
||
<li><a href="../">上一级</a></li>
|
||
</ul>
|
||
<ul class="uncollapsible">
|
||
<li>
|
||
<a class="current-tab" href="/文章/AQS 万字图文全面解析.md.html">AQS 万字图文全面解析</a>
|
||
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Docker 镜像构建原理及源码分析.md.html">Docker 镜像构建原理及源码分析</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/ElasticSearch 小白从入门到精通.md.html">ElasticSearch 小白从入门到精通</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/JVM CPU Profiler技术原理及源码深度解析.md.html">JVM CPU Profiler技术原理及源码深度解析</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/JVM 垃圾收集器.md.html">JVM 垃圾收集器</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/JVM 面试的 30 个知识点.md.html">JVM 面试的 30 个知识点</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Java IO 体系、线程模型大总结.md.html">Java IO 体系、线程模型大总结</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Java NIO浅析.md.html">Java NIO浅析</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Java 面试题集锦（网络篇）.md.html">Java 面试题集锦（网络篇）</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Java-直接内存 DirectMemory 详解.md.html">Java-直接内存 DirectMemory 详解</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Java中9种常见的CMS GC问题分析与解决（上）.md.html">Java中9种常见的CMS GC问题分析与解决（上）</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Java中9种常见的CMS GC问题分析与解决（下）.md.html">Java中9种常见的CMS GC问题分析与解决（下）</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Java中的SPI.md.html">Java中的SPI</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Java中的ThreadLocal.md.html">Java中的ThreadLocal</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Java线程池实现原理及其在美团业务中的实践.md.html">Java线程池实现原理及其在美团业务中的实践</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Java魔法类：Unsafe应用解析.md.html">Java魔法类：Unsafe应用解析</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Kafka 源码阅读笔记.md.html">Kafka 源码阅读笔记</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Kafka、ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ 区别以及高可用原理.md.html">Kafka、ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ 区别以及高可用原理</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL · 引擎特性 · InnoDB Buffer Pool.md.html">MySQL · 引擎特性 · InnoDB Buffer Pool</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL · 引擎特性 · InnoDB IO子系统.md.html">MySQL · 引擎特性 · InnoDB IO子系统</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL · 引擎特性 · InnoDB 事务系统.md.html">MySQL · 引擎特性 · InnoDB 事务系统</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL · 引擎特性 · InnoDB 同步机制.md.html">MySQL · 引擎特性 · InnoDB 同步机制</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL · 引擎特性 · InnoDB 数据页解析.md.html">MySQL · 引擎特性 · InnoDB 数据页解析</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL · 引擎特性 · InnoDB崩溃恢复.md.html">MySQL · 引擎特性 · InnoDB崩溃恢复</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL · 引擎特性 · 临时表那些事儿.md.html">MySQL · 引擎特性 · 临时表那些事儿</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 主从复制 半同步复制.md.html">MySQL 主从复制 半同步复制</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 主从复制 基于GTID复制.md.html">MySQL 主从复制 基于GTID复制</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 主从复制.md.html">MySQL 主从复制</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 事务日志(redo log和undo log).md.html">MySQL 事务日志(redo log和undo log)</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 亿级别数据迁移实战代码分享.md.html">MySQL 亿级别数据迁移实战代码分享</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 从一条数据说起-InnoDB行存储数据结构.md.html">MySQL 从一条数据说起-InnoDB行存储数据结构</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 地基基础：事务和锁的面纱.md.html">MySQL 地基基础：事务和锁的面纱</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 地基基础：数据字典.md.html">MySQL 地基基础：数据字典</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 地基基础：数据库字符集.md.html">MySQL 地基基础：数据库字符集</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 性能优化：碎片整理.md.html">MySQL 性能优化：碎片整理</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 故障诊断：一个 ALTER TALBE 执行了很久，你慌不慌？.md.html">MySQL 故障诊断：一个 ALTER TALBE 执行了很久，你慌不慌？</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 故障诊断：如何在日志中轻松定位大事务.md.html">MySQL 故障诊断：如何在日志中轻松定位大事务</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 故障诊断：教你快速定位加锁的 SQL.md.html">MySQL 故障诊断：教你快速定位加锁的 SQL</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 日志详解.md.html">MySQL 日志详解</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL 的半同步是什么？.md.html">MySQL 的半同步是什么？</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL中的事务和MVCC.md.html">MySQL中的事务和MVCC</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL事务_事务隔离级别详解.md.html">MySQL事务_事务隔离级别详解</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL优化：优化 select count().md.html">MySQL优化：优化 select count()</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL共享锁、排他锁、悲观锁、乐观锁.md.html">MySQL共享锁、排他锁、悲观锁、乐观锁</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/MySQL的MVCC（多版本并发控制）.md.html">MySQL的MVCC（多版本并发控制）</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/QingStor 对象存储架构设计及最佳实践.md.html">QingStor 对象存储架构设计及最佳实践</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/RocketMQ 面试题集锦.md.html">RocketMQ 面试题集锦</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/SnowFlake 雪花算法生成分布式 ID.md.html">SnowFlake 雪花算法生成分布式 ID</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Spring Boot 2.x 结合 k8s 实现分布式微服务架构.md.html">Spring Boot 2.x 结合 k8s 实现分布式微服务架构</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Spring Boot 教程：如何开发一个 starter.md.html">Spring Boot 教程：如何开发一个 starter</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Spring MVC 原理.md.html">Spring MVC 原理</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Spring MyBatis和Spring整合的奥秘.md.html">Spring MyBatis和Spring整合的奥秘</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Spring 帮助你更好的理解Spring循环依赖.md.html">Spring 帮助你更好的理解Spring循环依赖</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Spring 循环依赖及解决方式.md.html">Spring 循环依赖及解决方式</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Spring中眼花缭乱的BeanDefinition.md.html">Spring中眼花缭乱的BeanDefinition</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/Vert.x 基础入门.md.html">Vert.x 基础入门</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/eBay 的 Elasticsearch 性能调优实践.md.html">eBay 的 Elasticsearch 性能调优实践</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/不可不说的Java“锁”事.md.html">不可不说的Java“锁”事</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/互联网并发限流实战.md.html">互联网并发限流实战</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/从ReentrantLock的实现看AQS的原理及应用.md.html">从ReentrantLock的实现看AQS的原理及应用</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/从SpringCloud开始，聊微服务架构.md.html">从SpringCloud开始，聊微服务架构</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/全面了解 JDK 线程池实现原理.md.html">全面了解 JDK 线程池实现原理</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/分布式一致性理论与算法.md.html">分布式一致性理论与算法</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/分布式一致性算法 Raft.md.html">分布式一致性算法 Raft</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/分布式唯一 ID 解析.md.html">分布式唯一 ID 解析</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/分布式链路追踪：集群管理设计.md.html">分布式链路追踪：集群管理设计</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/动态代理种类及原理，你知道多少？.md.html">动态代理种类及原理，你知道多少？</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/响应式架构与 RxJava 在有赞零售的实践.md.html">响应式架构与 RxJava 在有赞零售的实践</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/大数据算法——布隆过滤器.md.html">大数据算法——布隆过滤器</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/如何优雅地记录操作日志？.md.html">如何优雅地记录操作日志？</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/如何设计一个亿级消息量的 IM 系统.md.html">如何设计一个亿级消息量的 IM 系统</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/异步网络模型.md.html">异步网络模型</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/当我们在讨论CQRS时，我们在讨论些神马？.md.html">当我们在讨论CQRS时，我们在讨论些神马？</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/彻底理解 MySQL 的索引机制.md.html">彻底理解 MySQL 的索引机制</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/最全的 116 道 Redis 面试题解答.md.html">最全的 116 道 Redis 面试题解答</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/有赞权限系统(SAM).md.html">有赞权限系统(SAM)</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/有赞零售中台建设方法的探索与实践.md.html">有赞零售中台建设方法的探索与实践</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/服务注册与发现原理剖析（Eureka、Zookeeper、Nacos）.md.html">服务注册与发现原理剖析（Eureka、Zookeeper、Nacos）</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/深入浅出Cache.md.html">深入浅出Cache</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/深入理解 MySQL 底层实现.md.html">深入理解 MySQL 底层实现</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/漫画讲解 git rebase VS git merge.md.html">漫画讲解 git rebase VS git merge</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/生成浏览器唯一稳定 ID 的探索.md.html">生成浏览器唯一稳定 ID 的探索</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/缓存 如何保证缓存与数据库的双写一致性？.md.html">缓存 如何保证缓存与数据库的双写一致性？</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/网易严选怎么做全链路监控的？.md.html">网易严选怎么做全链路监控的？</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/美团万亿级 KV 存储架构与实践.md.html">美团万亿级 KV 存储架构与实践</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/美团点评Kubernetes集群管理实践.md.html">美团点评Kubernetes集群管理实践</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/美团百亿规模API网关服务Shepherd的设计与实现.md.html">美团百亿规模API网关服务Shepherd的设计与实现</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/解读《阿里巴巴 Java 开发手册》背后的思考.md.html">解读《阿里巴巴 Java 开发手册》背后的思考</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/认识 MySQL 和 Redis 的数据一致性问题.md.html">认识 MySQL 和 Redis 的数据一致性问题</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/进阶：Dockerfile 高阶使用指南及镜像优化.md.html">进阶：Dockerfile 高阶使用指南及镜像优化</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/铁总在用的高性能分布式缓存计算框架 Geode.md.html">铁总在用的高性能分布式缓存计算框架 Geode</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/阿里云PolarDB及其共享存储PolarFS技术实现分析（上）.md.html">阿里云PolarDB及其共享存储PolarFS技术实现分析（上）</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/阿里云PolarDB及其共享存储PolarFS技术实现分析（下）.md.html">阿里云PolarDB及其共享存储PolarFS技术实现分析（下）</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/面试最常被问的 Java 后端题.md.html">面试最常被问的 Java 后端题</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/领域驱动设计在互联网业务开发中的实践.md.html">领域驱动设计在互联网业务开发中的实践</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/领域驱动设计的菱形对称架构.md.html">领域驱动设计的菱形对称架构</a>
|
||
</li>
|
||
<li>
|
||
|
||
<a href="/文章/高效构建 Docker 镜像的最佳实践.md.html">高效构建 Docker 镜像的最佳实践</a>
|
||
</li>
|
||
</ul>
|
||
</div>
|
||
</div>
|
||
<div class="sidebar-toggle" onclick="sidebar_toggle()" onmouseover="add_inner()" onmouseleave="remove_inner()">
|
||
<div class="sidebar-toggle-inner"></div>
|
||
</div>
|
||
<script>
|
||
function add_inner() {
|
||
let inner = document.querySelector('.sidebar-toggle-inner')
|
||
inner.classList.add('show')
|
||
}
|
||
function remove_inner() {
|
||
let inner = document.querySelector('.sidebar-toggle-inner')
|
||
inner.classList.remove('show')
|
||
}
|
||
function sidebar_toggle() {
|
||
let sidebar_toggle = document.querySelector('.sidebar-toggle')
|
||
let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
|
||
let content = document.querySelector('.off-canvas-content')
|
||
if (sidebar_toggle.classList.contains('extend')) { // show
|
||
sidebar_toggle.classList.remove('extend')
|
||
sidebar.classList.remove('hide')
|
||
content.classList.remove('extend')
|
||
} else { // hide
|
||
sidebar_toggle.classList.add('extend')
|
||
sidebar.classList.add('hide')
|
||
content.classList.add('extend')
|
||
}
|
||
}
|
||
function open_sidebar() {
|
||
let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
|
||
let overlay = document.querySelector('.off-canvas-overlay')
|
||
sidebar.classList.add('show')
|
||
overlay.classList.add('show')
|
||
}
|
||
function hide_canvas() {
|
||
let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
|
||
let overlay = document.querySelector('.off-canvas-overlay')
|
||
sidebar.classList.remove('show')
|
||
overlay.classList.remove('show')
|
||
}
|
||
</script>
|
||
<div class="off-canvas-content">
|
||
<div class="columns">
|
||
<div class="column col-12 col-lg-12">
|
||
<div class="book-navbar">
|
||
<!-- For Responsive Layout -->
|
||
<header class="navbar">
|
||
<section class="navbar-section">
|
||
<a onclick="open_sidebar()">
|
||
<i class="icon icon-menu"></i>
|
||
</a>
|
||
</section>
|
||
</header>
|
||
</div>
|
||
<div class="book-content" style="max-width: 960px; margin: 0 auto;
|
||
overflow-x: auto;
|
||
overflow-y: hidden;">
|
||
<div class="book-post">
|
||
<p id="tip" align="center"></p>
|
||
<div><h1>AQS 万字图文全面解析</h1>
|
||
<h3>前言</h3>
|
||
<p>谈到并发，我们不得不说<code>AQS(AbstractQueuedSynchronizer)</code>，所谓的<code>AQS</code>即是抽象的队列式的同步器，内部定义了很多锁相关的方法，我们熟知的<code>ReentrantLock</code>、<code>ReentrantReadWriteLock</code>、<code>CountDownLatch</code>、<code>Semaphore</code>等都是基于<code>AQS</code>来实现的。</p>
|
||
<p>我们先看下<code>AQS</code>相关的<code>UML</code>图：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDJjNDZiNGRlMQ.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>思维导图：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDJjNWQ2OTMzOA.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<h3>AQS 实现原理</h3>
|
||
<p><code>AQS</code>中 维护了一个<code>volatile int state</code>（代表共享资源）和一个<code>FIFO</code>线程等待队列（多线程争用资源被阻塞时会进入此队列）。</p>
|
||
<p>这里<code>volatile</code>能够保证多线程下的可见性，当<code>state=1</code>则代表当前对象锁已经被占有，其他线程来加锁时则会失败，加锁失败的线程会被放入一个<code>FIFO</code>的等待队列中，比列会被<code>UNSAFE.park()</code>操作挂起，等待其他获取锁的线程释放锁才能够被唤醒。</p>
|
||
<p>另外<code>state</code>的操作都是通过<code>CAS</code>来保证其并发修改的安全性。</p>
|
||
<p>具体原理我们可以用一张图来简单概括：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDJjNzdiMjc2NQ.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p><code>AQS</code> 中提供了很多关于锁的实现方法，</p>
|
||
<ul>
|
||
<li>getState()：获取锁的标志 state 值</li>
|
||
<li>setState()：设置锁的标志 state 值</li>
|
||
<li>tryAcquire(int)：独占方式获取锁。尝试获取资源，成功则返回 true，失败则返回 false。</li>
|
||
<li>tryRelease(int)：独占方式释放锁。尝试释放资源，成功则返回 true，失败则返回 false。</li>
|
||
</ul>
|
||
<p>这里还有一些方法并没有列出来，接下来我们以<code>ReentrantLock</code>作为突破点通过源码和画图的形式一步步了解<code>AQS</code>内部实现原理。</p>
|
||
<h3>目录结构</h3>
|
||
<p>文章准备模拟多线程竞争锁、释放锁的场景来进行分析<code>AQS</code>源码：</p>
|
||
<p><strong>三个线程(线程一、线程二、线程三)同时来加锁/释放锁</strong></p>
|
||
<p><strong>目录如下：</strong></p>
|
||
<ul>
|
||
<li><strong>线程一</strong>加锁成功时<code>AQS</code>内部实现</li>
|
||
<li><strong>线程二/三</strong>加锁失败时<code>AQS</code>中等待队列的数据模型</li>
|
||
<li><strong>线程一</strong>释放锁及<strong>线程二</strong>获取锁实现原理</li>
|
||
<li>通过线程场景来讲解<strong>公平锁</strong>具体实现原理</li>
|
||
<li>通过线程场景来讲解 Condition 中 a<code>wait()</code>和<code>signal()</code>实现原理</li>
|
||
</ul>
|
||
<p>这里会通过画图来分析每个线程加锁、释放锁后<code>AQS</code>内部的数据结构和实现原理</p>
|
||
<h3>场景分析</h3>
|
||
<h4>线程一加锁成功</h4>
|
||
<p>如果同时有<strong>三个线程</strong>并发抢占锁，此时<strong>线程一</strong>抢占锁成功，<strong>线程二</strong>和<strong>线程三</strong>抢占锁失败，具体执行流程如下：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDJjNWQyZWIyYw.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>此时<code>AQS</code>内部数据为：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDJjNzc5OTlkNQ.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p><strong>线程二</strong>、<strong>线程三</strong>加锁失败：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDJjOGU1ZTI2OA.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>有图可以看出，等待队列中的节点<code>Node</code>是一个双向链表，这里<code>SIGNAL</code>是<code>Node</code>中<code>waitStatus</code>属性，<code>Node</code>中还有一个<code>nextWaiter</code>属性，这个并未在图中画出来，这个到后面<code>Condition</code>会具体讲解的。</p>
|
||
<p>具体看下抢占锁代码实现：</p>
|
||
<pre><code>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);
|
||
}
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>这里使用的<strong>ReentrantLock 非公平锁</strong>，线程进来直接利用<code>CAS</code>尝试抢占锁，如果抢占成功<code>state</code>值回被改为 1，且设置对象独占锁线程为当前线程。如下所示：</p>
|
||
<pre><code>protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
|
||
return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
|
||
}
|
||
protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread thread) {
|
||
exclusiveOwnerThread = thread;
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<h4>线程二抢占锁失败</h4>
|
||
<p>我们按照真实场景来分析，<strong>线程一</strong>抢占锁成功后，<code>state</code>变为 1，<strong>线程二</strong>通过<code>CAS</code>修改<code>state</code>变量必然会失败。此时<code>AQS</code>中<code>FIFO</code>(First In First Out 先进先出)队列中数据如图所示：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDMwYjUyNTZkZQ.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>我们将<strong>线程二</strong>执行的逻辑一步步拆解来看：</p>
|
||
<p><code>java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquire()</code>:</p>
|
||
<pre><code>public final void acquire(int arg) {
|
||
if (!tryAcquire(arg) &&
|
||
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
|
||
selfInterrupt();
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>先看看<code>tryAcquire()</code>的具体实现： <code>java.util.concurrent.locks.ReentrantLock .nonfairTryAcquire()</code>:</p>
|
||
<pre><code>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;
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p><code>nonfairTryAcquire()</code>方法中首先会获取<code>state</code>的值，如果不为 0 则说明当前对象的锁已经被其他线程所占有，接着判断占有锁的线程是否为当前线程，如果是则累加<code>state</code>值，这就是可重入锁的具体实现，累加<code>state</code>值，释放锁的时候也要依次递减<code>state</code>值。</p>
|
||
<p>如果<code>state</code>为 0，则执行<code>CAS</code>操作，尝试更新<code>state</code>值为 1，如果更新成功则代表当前线程加锁成功。</p>
|
||
<p>以<strong>线程二</strong>为例，因为<strong>线程一</strong>已经将<code>state</code>修改为 1，所以<strong>线程二</strong>通过<code>CAS</code>修改<code>state</code>的值不会成功。加锁失败。</p>
|
||
<p><strong>线程二</strong>执行<code>tryAcquire()</code>后会返回 false，接着执行<code>addWaiter(Node.EXCLUSIVE)</code>逻辑，将自己加入到一个<code>FIFO</code>等待队列中，代码实现如下：</p>
|
||
<p><code>java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.addWaiter()</code>:</p>
|
||
<pre><code>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;
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>这段代码首先会创建一个和当前线程绑定的<code>Node</code>节点，<code>Node</code>为双向链表。此时等待对内中的<code>tail</code>指针为空，直接调用<code>enq(node)</code>方法将当前线程加入等待队列尾部：</p>
|
||
<pre><code>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;
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>第一遍循环时<code>tail</code>指针为空，进入 if 逻辑，使用<code>CAS</code>操作设置<code>head</code>指针，将<code>head</code>指向一个新创建的<code>Node</code>节点。此时<code>AQS</code>中数据：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDMxZGZmMGI2Zg.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>执行完成之后，<code>head</code>、<code>tail</code>、<code>t</code>都指向第一个<code>Node</code>元素。</p>
|
||
<p>接着执行第二遍循环，进入<code>else</code>逻辑，此时已经有了<code>head</code>节点，这里要操作的就是将<strong>线程二</strong>对应的<code>Node</code>节点挂到<code>head</code>节点后面。此时队列中就有了两个<code>Node</code>节点：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDMyMTk0MTdmNQ.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p><code>addWaiter()</code>方法执行完后，会返回当前线程创建的节点信息。继续往后执行<code>acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)</code> 逻辑，此时传入的参数为<strong>线程二</strong>对应的<code>Node</code>节点信息：</p>
|
||
<p><code>java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireQueued()</code>:</p>
|
||
<pre><code>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();
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p><code>acquireQueued()</code>这个方法会先判断当前传入的<code>Node</code>对应的前置节点是否为<code>head</code>，如果是则尝试加锁。加锁成功过则将当前节点设置为<code>head</code>节点，然后空置之前的<code>head</code>节点，方便后续被垃圾回收掉。</p>
|
||
<p>如果加锁失败或者<code>Node</code>的前置节点不是<code>head</code>节点，就会通过<code>shouldParkAfterFailedAcquire</code>方法 将<code>head</code>节点的<code>waitStatus</code>变为了<code>SIGNAL=-1</code>，最后执行<code>parkAndChecknIterrupt</code>方法，调用<code>LockSupport.park()</code>挂起当前线程。</p>
|
||
<p>此时<code>AQS</code>中的数据如下图：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDMyNzYxZDk2MQ.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>此时<strong>线程二</strong>就静静的待在<code>AQS</code>的等待队列里面了，等着其他线程释放锁来唤醒它。</p>
|
||
<h4>线程三抢占锁失败</h4>
|
||
<p>看完了<strong>线程二</strong>抢占锁失败的分析，那么再来分析<strong>线程三</strong>抢占锁失败就很简单了，先看看<code>addWaiter(Node mode)</code>方法：</p>
|
||
<pre><code>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;
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>此时等待队列的<code>tail</code>节点指向<strong>线程二</strong>，进入<code>if</code>逻辑后，通过<code>CAS</code>指令将<code>tail</code>节点重新指向<strong>线程三</strong>。接着<strong>线程三</strong>调用<code>enq()</code>方法执行入队操作，和上面<strong>线程二</strong>执行方式是一致的，入队后会修改<strong>线程二</strong>对应的<code>Node</code>中的<code>waitStatus=SIGNAL</code>。最后<strong>线程三</strong>也会被挂起。此时等待队列的数据如图：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDJjOGU1ZTI2OA-1590419214352.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<h4>线程一释放锁</h4>
|
||
<p>现在来分析下释放锁的过程，首先是<strong>线程一</strong>释放锁，释放锁后会唤醒<code>head</code>节点的后置节点，也就是我们现在的<strong>线程二</strong>，具体操作流程如下：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDMzMmRmNmZkNQ.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>执行完后等待队列数据如下：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDM0MzkzYzU4Zg.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>此时<strong>线程二</strong>已经被唤醒，继续尝试获取锁，如果获取锁失败，则会继续被挂起。如果获取锁成功，则<code>AQS</code>中数据如图：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDM1ZDI0OThhYg.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>接着还是一步步拆解来看，先看看<strong>线程一</strong>释放锁的代码：</p>
|
||
<pre><code>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;
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>这里首先会执行<code>tryRelease()</code>方法，这个方法具体实现在<code>ReentrantLock</code>中，如果<code>tryRelease</code>执行成功，则继续判断<code>head</code>节点的<code>waitStatus</code>是否为 0，前面我们已经看到过，<code>head</code>的<code>waitStatue</code>为<code>SIGNAL(-1)</code>，这里就会执行<code>unparkSuccessor()</code>方法来唤醒<code>head</code>的后置节点，也就是我们上面图中<strong>线程二</strong>对应的<code>Node</code>节点。</p>
|
||
<p>此时看<code>ReentrantLock.tryRelease()</code>中的具体实现：</p>
|
||
<pre><code>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;
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>执行完<code>ReentrantLock.tryRelease()</code>后，<code>state</code>被设置成 0，Lock 对象的独占锁被设置为 null。此时看下<code>AQS</code>中的数据：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDM2M2U4NzkwMg.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>接着执行<code>java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.unparkSuccessor()</code>方法，唤醒<code>head</code>的后置节点：</p>
|
||
<pre><code>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);
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>这里主要是将<code>head</code>节点的<code>waitStatus</code>设置为 0。</p>
|
||
<p>此时重新将<code>head</code>指针指向<strong>线程二</strong>对应的<code>Node</code>节点，且使用<code>LockSupport.unpark</code>方法来唤醒<strong>线程二</strong>。</p>
|
||
<p>被唤醒的<strong>线程二</strong>会接着尝试获取锁，用<code>CAS</code>指令修改<code>state</code>数据。 执行完成后可以查看<code>AQS</code>中数据：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDM0MzkzYzU4Zg-1590419228808.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>此时<strong>线程二</strong>被唤醒，<strong>线程二</strong>接着之前被<code>park</code>的地方继续执行，继续执行<code>acquireQueued()</code>方法。</p>
|
||
<h4>线程二唤醒继续加锁</h4>
|
||
<pre><code>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);
|
||
}
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>此时<strong>线程二</strong>被唤醒，继续执行<code>for</code>循环，判断<strong>线程二</strong>的前置节点是否为<code>head</code>，如果是则继续使用<code>tryAcquire()</code>方法来尝试获取锁，其实就是使用<code>CAS</code>操作来修改<code>state</code>值，如果修改成功则代表获取锁成功。接着将<strong>线程二</strong>设置为<code>head</code>节点，然后空置之前的<code>head</code>节点数据，被空置的节点数据等着被<strong>垃圾回收</strong>。</p>
|
||
<p>此时线程二获取锁成功，<code>AQS</code>中队列数据如下：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDM3ZWI5MzQ5MA.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>等待队列中的数据都等待着被垃圾回收。</p>
|
||
<h4>线程二释放锁/线程三加锁</h4>
|
||
<p>当<strong>线程二</strong>释放锁时，会唤醒被挂起的<strong>线程三</strong>，流程和上面大致相同，被唤醒的<strong>线程三</strong>会再次尝试加锁，具体代码可以参考上面内容。具体流程图如下：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDNhMWEyNmU5NA.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>此时<code>AQS</code>中队列数据如图：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDNhYjVmZDRjNw.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<h3>公平锁实现原理</h3>
|
||
<p>上面所有的加锁场景都是基于<strong>非公平锁</strong>来实现的，<strong>非公平锁</strong>是<code>ReentrantLock</code>的默认实现，那我们接着来看一下<strong>公平锁</strong>的实现原理，这里先用一张图来解释<strong>公平锁</strong>和<strong>非公平锁</strong>的区别：</p>
|
||
<p><strong>非公平锁</strong>执行流程：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDNjMjExMjgzOQ.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>这里我们还是用之前的线程模型来举例子，当<strong>线程二</strong>释放锁的时候，唤醒被挂起的<strong>线程三</strong>，<strong>线程三</strong>执行<code>tryAcquire()</code>方法使用<code>CAS</code>操作来尝试修改<code>state</code>值，如果此时又来了一个<strong>线程四</strong>也来执行加锁操作，同样会执行<code>tryAcquire()</code>方法。</p>
|
||
<p>这种情况就会出现竞争，<strong>线程四</strong>如果获取锁成功，<strong>线程三</strong>仍然需要待在等待队列中被挂起。这就是所谓的<strong>非公平锁</strong>，<strong>线程三</strong>辛辛苦苦排队等到自己获取锁，却眼巴巴的看到<strong>线程四</strong>插队获取到了锁。</p>
|
||
<p><strong>公平锁</strong>执行流程：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDNjMzQ2MmQ2YQ.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>公平锁在加锁的时候，会先判断<code>AQS</code>等待队列中是存在节点，如果存在节点则会直接入队等待，具体代码如下.</p>
|
||
<p>公平锁在获取锁是也是首先会执行<code>acquire()</code>方法，只不过公平锁单独实现了<code>tryAcquire()</code>方法：</p>
|
||
<p><code>#java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquire()</code>:</p>
|
||
<pre><code>public final void acquire(int arg) {
|
||
if (!tryAcquire(arg) &&
|
||
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
|
||
selfInterrupt();
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>这里会执行<code>ReentrantLock</code>中公平锁的<code>tryAcquire()</code>方法</p>
|
||
<p><code>#java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.FairSync.tryAcquire()</code>:</p>
|
||
<pre><code>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;
|
||
}
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>这里会先判断<code>state</code>值，如果不为 0 且获取锁的线程不是当前线程，直接返回 false 代表获取锁失败，被加入等待队列。如果是当前线程则可重入获取锁。</p>
|
||
<p>如果<code>state=0</code>则代表此时没有线程持有锁，执行<code>hasQueuedPredecessors()</code>判断<code>AQS</code>等待队列中是否有元素存在，如果存在其他等待线程，那么自己也会加入到等待队列尾部，做到真正的先来后到，有序加锁。具体代码如下：</p>
|
||
<p><code>#java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.hasQueuedPredecessors()</code>:</p>
|
||
<pre><code>public final boolean hasQueuedPredecessors() {
|
||
Node t = tail;
|
||
Node h = head;
|
||
Node s;
|
||
return h != t &&
|
||
((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>这段代码很有意思，返回<code>false</code>代表队列中没有节点或者仅有一个节点是当前线程创建的节点。返回<code>true</code>则代表队列中存在等待节点，当前线程需要入队等待。</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDNlMDM2NzlhZA.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>先判断<code>head</code>是否等于<code>tail</code>，如果队列中只有一个<code>Node</code>节点，那么<code>head</code>会等于<code>tail</code>。</p>
|
||
<p>接着判断<code>(s = h.next) == null</code>，这种属于一种极端情况，在<code>enq()</code>入队操作中，此时不是原子性操作，可能存在这种情况：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzE2LzE3MjFjZDI1MTUzNmU3Y2M.jfif" alt="YcAPpD.png" /></p>
|
||
<p>在第一个红框处，例如 <strong>线程一</strong> 执行完成，此时 head 已经有值，而还未执行<code>tail=head</code>的时候，此时 <strong>线程二</strong> 判断 <code>head != tail</code>成立。而接着 <strong>线程一</strong> 执行完第二个红框处，此时<code>tail = node</code>，但是并未将<code>head.next</code>指向<code>node</code>。而这时 <strong>线程二</strong> 就会得到<code>head.next == null</code>成立，直接返回 true。这种情况代表有节点正在做入队操作。</p>
|
||
<p>如果<code>head.next</code>不为空，那么接着判断<code>head.next</code>节点是否为当前线程，如果不是则返回 false。大家要记清楚，返回 false 代表 FIFO 队列中没有等待获取锁的节点，此时线程可以直接尝试获取锁，如果返回 true 代表有等待线程，当前线程如要入队排列，这就是体现<strong>公平锁</strong>的地方。</p>
|
||
<p><strong>非公平锁</strong>和<strong>公平锁</strong>的区别： <strong>非公平锁</strong>性能高于<strong>公平锁</strong>性能。<strong>非公平锁</strong>可以减少<code>CPU</code>唤醒线程的开销，整体的吞吐效率会高点，<code>CPU</code>也不必取唤醒所有线程，会减少唤起线程的数量</p>
|
||
<p><strong>非公平锁</strong>性能虽然优于<strong>公平锁</strong>，但是会存在导致<strong>线程饥饿</strong>的情况。在最坏的情况下，可能存在某个线程<strong>一直获取不到锁</strong>。不过相比性能而言，饥饿问题可以暂时忽略，这可能就是<code>ReentrantLock</code>默认创建非公平锁的原因之一了。</p>
|
||
<h3>Condition 实现原理</h3>
|
||
<h4>Condition 简介</h4>
|
||
<p>上面已经介绍了<code>AQS</code>所提供的核心功能，当然它还有很多其他的特性，这里我们来继续说下<code>Condition</code>这个组件。</p>
|
||
<pre><code>Condition`是在`java 1.5`中才出现的，它用来替代传统的`Object`的`wait()`、`notify()`实现线程间的协作，相比使用`Object`的`wait()`、`notify()`，使用`Condition`中的`await()`、`signal()`这种方式实现线程间协作更加安全和高效。因此通常来说比较推荐使用`Condition
|
||
</code></pre>
|
||
<p>其中<code>AbstractQueueSynchronizer</code>中实现了<code>Condition</code>中的方法，主要对外提供<code>awaite(Object.wait())</code>和<code>signal(Object.notify())</code>调用。</p>
|
||
<h4>Condition Demo 示例</h4>
|
||
<p>使用示例代码：</p>
|
||
<pre><code>/**
|
||
* ReentrantLock 实现源码学习
|
||
* @author 一枝花算不算浪漫
|
||
* @date 2020/4/28 7:20
|
||
*/
|
||
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("线程一加锁成功");
|
||
System.out.println("线程一执行 await 被挂起");
|
||
condition.await();
|
||
System.out.println("线程一被唤醒成功");
|
||
} catch (Exception e) {
|
||
e.printStackTrace();
|
||
} finally {
|
||
lock.unlock();
|
||
System.out.println("线程一释放锁成功");
|
||
}
|
||
}).start();
|
||
new Thread(() -> {
|
||
lock.lock();
|
||
try {
|
||
System.out.println("线程二加锁成功");
|
||
condition.signal();
|
||
System.out.println("线程二唤醒线程一");
|
||
} finally {
|
||
lock.unlock();
|
||
System.out.println("线程二释放锁成功");
|
||
}
|
||
}).start();
|
||
}
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>执行结果如下图：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDNlNjc4NTFiMw.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>这里<strong>线程一</strong>先获取锁，然后使用<code>await()</code>方法挂起当前线程并<strong>释放锁</strong>，<strong>线程二</strong>获取锁后使用<code>signal</code>唤醒<strong>线程一</strong>。</p>
|
||
<h4>Condition 实现原理图解</h4>
|
||
<p>我们还是用上面的<code>demo</code>作为实例，执行的流程如下：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDNmOTE5NmRlYw.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p><strong>线程一</strong>执行<code>await()</code>方法：</p>
|
||
<p>先看下具体的代码实现，<code>#java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject.await()</code>：</p>
|
||
<pre><code> 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);
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p><code>await()</code>方法中首先调用<code>addConditionWaiter()</code>将当前线程加入到<code>Condition</code>队列中。</p>
|
||
<p>执行完后我们可以看下<code>Condition</code>队列中的数据：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDQwM2Y0NTRiYw.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>具体实现代码为：</p>
|
||
<pre><code>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;
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>这里会用当前线程创建一个<code>Node</code>节点，<code>waitStatus</code>为<code>CONDITION</code>。接着会释放该节点的锁，调用之前解析过的<code>release()</code>方法，释放锁后此时会唤醒被挂起的<strong>线程二</strong>，<strong>线程二</strong>会继续尝试获取锁。</p>
|
||
<p>接着调用<code>isOnSyncQueue()</code>方法是判断当前的线程节点是不是在同步队列中，因为上一步已经释放了锁，也就是说此时可能有线程已经获取锁同时可能已经调用了<code>singal()</code>方法，如果已经唤醒，那么就不应该<code>park</code>了，而是退出<code>while</code>方法，从而继续争抢锁。</p>
|
||
<p>此时<strong>线程一</strong>被挂起，<strong>线程二</strong>获取锁成功。</p>
|
||
<p>具体流程如下图：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDQyNTBmMzA4OQ.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p><strong>线程二</strong>执行<code>signal()</code>方法：</p>
|
||
<p>首先我们考虑下<strong>线程二</strong>已经获取到锁，此时<code>AQS</code>等待队列中已经没有了数据。</p>
|
||
<p>接着就来看看<strong>线程二</strong>唤醒<strong>线程一</strong>的具体执行流程：</p>
|
||
<pre><code>public final void signal() {
|
||
if (!isHeldExclusively())
|
||
throw new IllegalMonitorStateException();
|
||
Node first = firstWaiter;
|
||
if (first != null)
|
||
doSignal(first);
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>先判断当前线程是否为获取锁的线程，如果不是则直接抛出异常。 接着调用<code>doSignal()</code>方法来唤醒线程。</p>
|
||
<pre><code>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 node's 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;
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>这里先从<code>transferForSignal()</code>方法来看，通过上面的分析我们知道<code>Condition</code>队列中只有线程一创建的一个<code>Node</code>节点，且<code>waitStatue</code>为<code>CONDITION</code>，先通过<code>CAS</code>修改当前节点<code>waitStatus</code>为 0，然后执行<code>enq()</code>方法将当前线程加入到等待队列中，并返回当前线程的前置节点。</p>
|
||
<p>加入等待队列的代码在上面也已经分析过，此时等待队列中数据如下图：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDQyNWZhMmU5ZQ.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p>接着开始通过<code>CAS</code>修改当前节点的前置节点<code>waitStatus</code>为<code>SIGNAL</code>，并且唤醒当前线程。此时<code>AQS</code>中等待队列数据为：</p>
|
||
<p><img src="assets/aHR0cHM6Ly91c2VyLWdvbGQtY2RuLnhpdHUuaW8vMjAyMC81LzIvMTcxZDJkNDQ0ODQ0ZDI3ZQ.jfif" alt="image.png" /></p>
|
||
<p><strong>线程一</strong>被唤醒后，继续执行<code>await()</code>方法中的 while 循环。</p>
|
||
<pre><code>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);
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>因为此时线程一的<code>waitStatus</code>已经被修改为 0，所以执行<code>isOnSyncQueue()</code>方法会返回<code>false</code>。跳出<code>while</code>循环。</p>
|
||
<p>接着执行<code>acquireQueued()</code>方法，这里之前也有讲过，尝试重新获取锁，如果获取锁失败继续会被挂起。直到另外线程释放锁才被唤醒。</p>
|
||
<pre><code>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);
|
||
}
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>此时<strong>线程一</strong>的流程都已经分析完了，等<strong>线程二</strong>释放锁后，<strong>线程一</strong>会继续重试获取锁，流程到此终结。</p>
|
||
<h4>Condition 总结</h4>
|
||
<p>我们总结下 Condition 和 wait/notify 的比较：</p>
|
||
<ul>
|
||
<li>Condition 可以精准的对多个不同条件进行控制，wait/notify 只能和 synchronized 关键字一起使用，并且只能唤醒一个或者全部的等待队列；</li>
|
||
<li>Condition 需要使用 Lock 进行控制，使用的时候要注意 lock()后及时的 unlock()，Condition 有类似于 await 的机制，因此不会产生加锁方式而产生的死锁出现，同时底层实现的是 park/unpark 的机制，因此也不会产生先唤醒再挂起的死锁，一句话就是不会产生死锁，但是 wait/notify 会产生先唤醒再挂起的死锁。</li>
|
||
</ul>
|
||
<h3>总结</h3>
|
||
<p>这里用了一步一图的方式结合三个线程依次加锁/释放锁来展示了<code>ReentrantLock</code>的实现方式和实现原理，而<code>ReentrantLock</code>底层就是基于<code>AQS</code>实现的，所以我们也对<code>AQS</code>有了深刻的理解。</p>
|
||
<p>另外还介绍了<strong>公平锁</strong>与<strong>非公平锁</strong>的实现原理，<code>Condition</code>的实现原理，基本上都是使用<strong>源码+绘图</strong>的讲解方式，尽量让大家更容易去理解。</p>
|
||
</div>
|
||
</div>
|
||
<div>
|
||
|
||
<div style="float: right">
|
||
<a href="/文章/Docker 镜像构建原理及源码分析.md.html">下一页</a>
|
||
</div>
|
||
</div>
|
||
</div>
|
||
</div>
|
||
</div>
|
||
</div>
|
||
<a class="off-canvas-overlay" onclick="hide_canvas()"></a>
|
||
</div>
|
||
<script defer src="https://static.cloudflareinsights.com/beacon.min.js/v652eace1692a40cfa3763df669d7439c1639079717194" integrity="sha512-Gi7xpJR8tSkrpF7aordPZQlW2DLtzUlZcumS8dMQjwDHEnw9I7ZLyiOj/6tZStRBGtGgN6ceN6cMH8z7etPGlw==" data-cf-beacon='{"rayId":"70997fa1ad358b66","version":"2021.12.0","r":1,"token":"1f5d475227ce4f0089a7cff1ab17c0f5","si":100}' crossorigin="anonymous"></script>
|
||
</body>
|
||
<!-- Global site tag (gtag.js) - Google Analytics -->
|
||
<script async src="https://www.googletagmanager.com/gtag/js?id=G-NPSEEVD756"></script>
|
||
<script>
|
||
window.dataLayer = window.dataLayer || [];
|
||
function gtag() {
|
||
dataLayer.push(arguments);
|
||
}
|
||
gtag('js', new Date());
|
||
gtag('config', 'G-NPSEEVD756');
|
||
var path = window.location.pathname
|
||
var cookie = getCookie("lastPath");
|
||
console.log(path)
|
||
if (path.replace("/", "") === "") {
|
||
if (cookie.replace("/", "") !== "") {
|
||
console.log(cookie)
|
||
document.getElementById("tip").innerHTML = "<a href='" + cookie + "'>跳转到上次进度</a>"
|
||
}
|
||
} else {
|
||
setCookie("lastPath", path)
|
||
}
|
||
function setCookie(cname, cvalue) {
|
||
var d = new Date();
|
||
d.setTime(d.getTime() + (180 * 24 * 60 * 60 * 1000));
|
||
var expires = "expires=" + d.toGMTString();
|
||
document.cookie = cname + "=" + cvalue + "; " + expires + ";path = /";
|
||
}
|
||
function getCookie(cname) {
|
||
var name = cname + "=";
|
||
var ca = document.cookie.split(';');
|
||
for (var i = 0; i < ca.length; i++) {
|
||
var c = ca[i].trim();
|
||
if (c.indexOf(name) === 0) return c.substring(name.length, c.length);
|
||
}
|
||
return "";
|
||
}
|
||
</script>
|
||
</html>
|