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[开发杂谈]码农小汪

  2016-04-03 20:46:50

我们知道,ReentrantLock有公平锁和不公平锁区分,我们首先来看一下,继承图简单了解哈。

   public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable 

    private final Sync sync;
    /**
     * Base of synchronization control for this lock. Subclassed
     * into fair and nonfair versions below. Uses AQS state to
     * represent the number of holds on the lock.
     */
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer
    static final class NonfairSync extends Sync 
    static final class FairSync extends Sync 


根据继承图,在加上我的截图,基本的继承关系可以基本的了解了。看到这里你是不是觉得,好像使用了设计模式的思想啊?面向接口编程,这里使用过的是抽象类,也差不多的感觉!具体的子类使用的是什么,可以我够造的时候有关系。其实就是真正调用方法的时候都是使用,syn.–子类实现的方法
公平与不公平
public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }
public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }
下面个是调用lock方法,实际调用的是真正子类实现的方法
 public void lock() {
        sync.lock();
 }

从上面第一个图我们可以看到,ReentrantLock实现Lock接口,Sync与ReentrantLock是组合关系,且FairSync(公平锁)、NonfairySync(非公平锁)是Sync的子类。Sync继承AQS(AbstractQueuedSynchronizer)

AQS(AbstractQueuedSynchronizer):


为java中管理锁的抽象类。该类为实现依赖于先进先出 (FIFO) 等待队列的阻塞锁和相关同步器(信号量、事件,等等)提供一个框架。该类提供了一个非常重要的机制,在JDK API中是这样描述的:为实现依赖于先进先出 (FIFO) 等待队列的阻塞锁和相关同步器(信号量、事件,等等)提供一个框架。此类的设计目标是成为依靠单个原子 int 值来表示状态的大多数同步器的一个有用基础。子类必须定义更改此状态的受保护方法,并定义哪种状态对于此对象意味着被获取或被释放。假定这些条件之后,此类中的其他方法就可以实现所有排队和阻塞机制。子类可以维护其他状态字段,但只是为了获得同步而只追踪使用 getState()、setState(int) 和 compareAndSetState(int, int) 方法来操作以原子方式更新的 int 值。 这么长的话用一句话概括就是:维护锁的当前状态和线程等待列表
AQS是java中管理“锁”的抽象类,锁的许多公共方法都是在这个类中实现。AQS是独占锁(例如,ReentrantLock)和共享锁(例如,Semaphore)的公共父类。

AQS锁的类别 – 分为“独占锁”和“共享锁”两种。

  1. 独占锁 – 锁在一个时间点只能被一个线程锁占有。根据锁的获取机制,它又划分为“公平锁”和“非公平锁”。公平锁,是按照通过CLH等待线程按照先来先得的规则,公平的获取锁;而非公平锁,则当线程要获取锁时,它会无视CLH等待队列而直接获取锁。独占锁的典型实例子是ReentrantLock,此外,ReentrantReadWriteLock.WriteLock也是独占锁。
  2. 共享锁 – 能被多个线程同时拥有,能被共享的锁。JUC包中的ReentrantReadWriteLock.ReadLock,CyclicBarrier, CountDownLatch和Semaphore都是共享锁。

CLH队列 – Craig, Landin, and Hagersten lock queue


AQS中“等待锁”的线程队列。我们知道在多线程环境中我们为了保护资源的安全性常使用锁将其保护起来,同一时刻只能有一个线程能够访问,其余线程则需要等待,CLH就是管理这些等待锁的队列。

CAS函数 – Compare And Swap


CAS函数,是比较并交换函数,它是原子操作函数;即,通过CAS操作的数据都是以原子方式进行的。例如,compareAndSetHead(), compareAndSetTail(), compareAndSetNext()等函数。它们共同的特点是,这些函数所执行的动作是以原子的方式进行的。

公平锁(FairSync):lock

 final void lock() {
            acquire(1);
   }

这里说明一下“1”的含义,它是设置“锁的状态”的参数。对于“独占锁”而言,锁处于可获取状态时,它的状态值是0;锁被线程初次获取到了,它的状态值就变成了1。
由于ReentrantLock(公平锁/非公平锁)是可重入锁,所以“独占锁”可以被单个线程多此获取,每获取1次就将锁的状态+1。也就是说,初次获取锁时,通过acquire(1)将锁的状态值设为1;再次获取锁时,将锁的状态值设为2;依次类推…这就是为什么获取锁时,传入的参数是1的原因了。可重入就是指锁可以被单个线程多次获取。
acquire()是AbstractQueuedSynchronizer中的方法,其源码如下:
 /**
     * Acquires in exclusive mode, ignoring interrupts.  Implemented
     * by invoking at least once {@link #tryAcquire},
     * returning on success.  Otherwise the thread is queued, possibly
     * repeatedly blocking and unblocking, invoking {@link
     * #tryAcquire} until success.  This method can be used
     * to implement method {@link Lock#lock}.
     *
     * @param arg the acquire argument.  This value is conveyed to
     *        {@link #tryAcquire} but is otherwise uninterpreted and
     *        can represent anything you like.
     */
    public final void acquire(int arg) {
        if (!tryAcquire(arg) &&
            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
            selfInterrupt();
    }

有点复杂,我也是看这别人的博客,自己看着源码,慢慢理解….
(01) “当前线程”首先通过tryAcquire()尝试获取锁。获取成功的话,直接返回;尝试失败的话,进入到等待队列排序等待(前面还有可能有需要线程在等待该锁)。
(02) “当前线程”尝试失败的情况下,先通过addWaiter(Node.EXCLUSIVE)来将“当前线程”加入到”CLH队列(非阻塞的FIFO队列)”末尾。CLH队列就是线程等待队列。
(03) 再执行完addWaiter(Node.EXCLUSIVE)之后,会调用acquireQueued()来获取锁。由于此时ReentrantLock是公平锁,它会根据公平性原则来获取锁。
(04) “当前线程”在执行acquireQueued()时,会进入到CLH队列中休眠等待,直到获取锁了才返回!如果“当前线程”在休眠等待过程中被中断过,acquireQueued会返回true,此时”当前线程”会调用selfInterrupt()来自己给自己产生一个中断。至于为什么要自己给自己产生一个中断,后面再介绍。

tryAcquire()


公平锁的tryAcquire()在ReentrantLock.java的FairSync类中实现
        /**
         * Fair version of tryAcquire.  Don't grant access unless
         * recursive call or no waiters or is first.
         */
        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();//多占锁的状态
            if (c == 0) {
             // 若“锁没有被任何线程锁拥有”,
             // 则判断“当前线程”是不是CLH队列中的第一个线程线程,
            // 若是的话,则获取该锁,设置锁的状态,并切设置锁的拥有者为“当前线程”。
                if (!hasQueuedPredecessors() &&
                    compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    //看英文 Exclusive 独占的
                    return true;
                }
            }
            //独占就是当前线程
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0)
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }

从上面我们可以,看出来。这里只是个尝试获得锁。只是如果当前线程就是拥有者,继续拥有,可重入性在这里体现。还有个就是,看看锁的状态,有没有拥有者,是不是队列的第一个。我们是公平的保证顺序进行!

hasQueuedPredecessors()


hasQueuedPredecessors()在AQS中实现
public final boolean hasQueuedPredecessors() {
        // The correctness of this depends on head being initialized
        // before tail and on head.next being accurate if the current
        // thread is first in queue.
        Node t = tail; // Read fields in reverse initialization order
        Node h = head;
        Node s;
        return h != t &&
            ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
    }

能分析出,hasQueuedPredecessors() 是通过判断
1.当前的链表是不是为空的,为空的话,返回false没有拥有者。
2。”当前线程”是不是在CLH队列的队首,来判断是不是AQS中有其他等待更久的线程
在来看看AQS内部的Node
private transient volatile Node head;    // CLH队列的队首
private transient volatile Node tail;    // CLH队列的队尾

// CLH队列的节点
static final class Node {
    static final Node SHARED = new Node();
    static final Node EXCLUSIVE = null;

    // 线程已被取消,对应的waitStatus的值
    static final int CANCELLED =  1;
    // “当前线程的后继线程需要被unpark(唤醒)”,对应的waitStatus的值。
    // 一般发生情况是:当前线程的后继线程处于阻塞状态,而当前线程被release或cancel掉,因此需要唤醒当前线程的后继线程。
    static final int SIGNAL    = -1;
    // 线程(处在Condition休眠状态)在等待Condition唤醒,对应的waitStatus的值
    static final int CONDITION = -2;
    // (共享锁)其它线程获取到“共享锁”,对应的waitStatus的值
    static final int PROPAGATE = -3;

    // waitStatus为“CANCELLED, SIGNAL, CONDITION, PROPAGATE”时分别表示不同状态,
    // 若waitStatus=0,则意味着当前线程不属于上面的任何一种状态。
    volatile int waitStatus;
    volatile Node prev;
    volatile Node next;
   // 节点所对应的线程
    volatile Thread thread;

    // nextWaiter是“区别当前CLH队列是 ‘独占锁’队列 还是 ‘共享锁’队列 的标记”
    Node nextWaiter;

    // “共享锁”则返回true,“独占锁”则返回false。
    final boolean isShared() {
        return nextWaiter == SHARED;
    }

    // 返回前一节点
    final Node predecessor() throws NullPointerException {
        Node p = prev;
        if (p == null)
            throw new NullPointerException();
        else
            return p;
    }

    Node() {    // Used to establish initial head or SHARED marker
    }

    // 构造函数。thread是节点所对应的线程,mode是用来表示thread的锁是“独占锁”还是“共享锁”。
    Node(Thread thread, Node mode) {     // Used by addWaiter
        this.nextWaiter = mode;
        this.thread = thread;
    }

    // 构造函数。thread是节点所对应的线程,waitStatus是线程的等待状态。
    Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
        this.waitStatus = waitStatus;
        this.thread = thread;
    }
}

Node是CLH队列的节点,代表“等待锁的线程队列”。

  1. 每个Node都会一个线程对应。
  2. 每个Node会通过prev和next分别指向上一个节点和下一个节点,这分别代表上一个等待线程和下一个等待线程。
  3. Node通过waitStatus保存线程的等待状态。
  4. Node通过nextWaiter来区分线程是“独占锁”线程还是“共享锁”线程。如果是“独占锁”线程,则nextWaiter的值为EXCLUSIVE;如果是“共享锁”线程,则nextWaiter的值是SHARED。

compareAndSetState()


compareAndSetState()在AQS中实现。
* *
*自动设置同步状态的更新
*值,如果当前状态值等于期望值。
*此操作具有一个{{@code volatile} }读的内存语义
*和写。
*
* @param预期期望值
* @param更新新的价值
如果成功的话,返回{{@code true}。假返回表示实际
*值不等于期望值。
*
看英文解释的不错哦
 /**
     * Atomically sets synchronization state to the given updated
     * value if the current state value equals the expected value.
     * This operation has memory semantics of a {@code volatile} read
     * and write.
     *
     * @param expect the expected value
     * @param update the new value
     * @return {@code true} if successful. False return indicates that the actual
     *         value was not equal to the expected value.
     */
    protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
        // See below for intrinsics setup to support this
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
    }

compareAndSwapInt() 是sun.misc.Unsafe类中的一个本地方法。对此,我们需要了解的是 compareAndSetState(expect, update) 是以原子的方式操作当前线程;若当前线程的状态为expect,则设置它的状态为update。
简单的说下这个意思,有点像我么的自动的原子类,我先猜测,状态值,是不是这么多,是的话,给我更新,不是的话,就失败了。不更新
比如 期待4 更新 5
但是实际为 5。 所以就不更新啦。很有意思
下面讲的就是原子类的更新啦,通过反射获得~。具体怎么的 ??
/**
     * Setup to support compareAndSet. We need to natively implement
     * this here: For the sake of permitting future enhancements, we
     * cannot explicitly subclass AtomicInteger, which would be
     * efficient and useful otherwise. So, as the lesser of evils, we
     * natively implement using hotspot intrinsics API. And while we
     * are at it, we do the same for other CASable fields (which could
     * otherwise be done with atomic field updaters).
     */
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final long stateOffset;
    private static final long headOffset;
    private static final long tailOffset;
    private static final long waitStatusOffset;
    private static final long nextOffset;

    static {
        try {
            stateOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("state"));
            headOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("head"));
            tailOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("tail"));
            waitStatusOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (Node.class.getDeclaredField("waitStatus"));
            nextOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (Node.class.getDeclaredField("next"));

        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

setExclusiveOwnerThread()


设置当前线程为独占线程 setExclusiveOwnerThread()
AbstractQueuedSynchronizer 的父类
public abstract class AbstractQueuedSynchronizer extends AbstractOwnableSynchronizer implements java.io.Serializable 

 里面的方法
package java.util.concurrent.locks;

/**
 * A synchronizer that may be exclusively owned by a thread.  This
 * class provides a basis for creating locks and related synchronizers
 * that may entail a notion of ownership.  The
 * {@code AbstractOwnableSynchronizer} class itself does not manage or
 * use this information. However, subclasses and tools may use
 * appropriately maintained values to help control and monitor access
 * and provide diagnostics.
 */
public abstract class AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {

    /** Use serial ID even though all fields transient. */
    private static final long serialVersionUID = 3737899427754241961L;

    /**
     * Empty constructor for use by subclasses.
     */
    protected AbstractOwnableSynchronizer() { }

    /**
     * The current owner of exclusive mode synchronization.
     */
    private transient Thread exclusiveOwnerThread;

    /**
     * Sets the thread that currently owns exclusive access.
     * A {@code null} argument indicates that no thread owns access.
     * This method does not otherwise impose any synchronization or
     * {@code volatile} field accesses.
     * @param thread the owner thread
     */
    protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread thread) {
        exclusiveOwnerThread = thread;
    }

    /**
     * Returns the thread last set by {@code setExclusiveOwnerThread},
     * or {@code null} if never set.  This method does not otherwise
     * impose any synchronization or {@code volatile} field accesses.
     * @return the owner thread
     */
    protected final Thread getExclusiveOwnerThread() {
        return exclusiveOwnerThread;
    }
}

setExclusiveOwnerThread()的作用就是,设置线程t为当前拥有“独占锁”的线程。

getState(), setState()


getState()和setState()都在AQS中实现
   private transient volatile Node head;

    /**
     * Tail of the wait queue, lazily initialized.  Modified only via
     * method enq to add new wait node.
     */
    private transient volatile Node tail;

    /**
     * The synchronization state.
     */
    private volatile int state;//这个关键字很重要

    /**
     * Returns the current value of synchronization state.
     * This operation has memory semantics of a {@code volatile} read.
     * @return current state value
     */
    protected final int getState() {
        return state;
    }

    /**
     * Sets the value of synchronization state.
     * This operation has memory semantics of a {@code volatile} write.
     * @param newState the new state value
     */
    protected final void setState(int newState) {
        state = newState;
    }

state表示锁的状态,对于“独占锁”而已,state=0表示锁是可获取状态(即,锁没有被任何线程锁持有)。由于java中的独占锁是可重入的,state的值可以>1。
小结:tryAcquire()的作用就是让“当前线程”尝试获取锁。获取成功返回true,失败则返回false。

接着我们继续跟进

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

acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)


addWaiter(Node.EXCLUSIVE)的作用是,创建“当前线程”的Node节点,且Node中记录“当前线程”对应的锁是“独占锁”类型,并且将该节点添加到CLH队列的末尾。
AQS下面的
 /**
     * Creates and enqueues node for current thread and given mode.
     *
     * @param mode Node.EXCLUSIVE for exclusive, Node.SHARED for shared
     * @return the new node
     */
    private Node addWaiter(Node mode) {
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
        // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
        Node pred = tail;
        //// 若CLH队列不为空,则将“当前线程”添加到CLH队列末尾
        if (pred != null) {
            node.prev = pred;
            //这里是原子操作,是否符合期望
            if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                pred.next = node;
                return node;
            }
        }
        //// 若CLH队列为空,则调用enq()新建CLH队列,然后再将“当前线程”添加到CLH队列中。
        enq(node);
        return node;
    }
//这里都是进行原子操作!具体怎么实现的不清楚,但是和原子类那种类似
 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;
                }
            }
        }
    }



private final boolean compareAndSetTail(Node expect, Node update) {
    return unsafe.compareAndSwapObject(this, tailOffset, expect, update);
}
这个就是之前的那个本地方法执行原子操作的。里面的方法

小结:addWaiter()的作用,就是将当前线程添加到CLH队列中。这就意味着将当前线程添加到等待获取“锁”的等待线程队列中了。

acquireQueued()


刚刚才学习了,半截,还有部分没有搞定!
前面,我们已经将当前线程添加到CLH队列中了。而acquireQueued()的作用就是逐步的去执行CLH队列的线程,如果当前线程获取到了锁,则返回;否则,当前线程进行休眠,直到唤醒并重新获取锁了才返回。下面,我们看看acquireQueued()的具体流程。
 /**
     * Acquires in exclusive uninterruptible mode for thread already in
     * queue. Used by condition wait methods as well as acquire.
     *
     * @param node the node
     * @param arg the acquire argument
     * @return {@code true} if interrupted while waiting
     */
    final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
        boolean failed = true;
        try {
            boolean interrupted = false;
            for (;;) {
            // 获取上一个节点。
            // node是“当前线程”对应的节点,这里就意味着“获取上一个等待锁的线程”。
                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);
        }
    }

这里还有点,没有看得懂,如果队列只有当前一个,那么我就去获取锁,然后返回false,不需要中断。
acquireQueued()的目的是从队列中获取锁。

shouldParkAfterFailedAcquire()


shouldParkAfterFailedAcquire()在AQS中实现,源码如下:
这里的状态是在Node中设置的
 /**
     * Checks and updates status for a node that failed to acquire.
     * Returns true if thread should block. This is the main signal
     * control in all acquire loops.  Requires that pred == node.prev.
     *
     * @param pred node's predecessor holding status
     * @param node the node
     * @return {@code true} if thread should block
     */
// 返回“当前线程是否应该阻塞”
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    // 前继节点的状态
    int ws = pred.waitStatus;
    // 如果前继节点是SIGNAL状态,则意味这当前线程需要被unpark唤醒。此时,返回true。
    if (ws == Node.SIGNAL)
        return true;
    // 如果前继节点是“取消”状态,则设置 “当前节点”的 “当前前继节点”  为  “‘原前继节点’的前继节点”。
    if (ws > 0) {
        do {
            node.prev = pred = pred.prev;//状态变为取消了,修改指针
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } else {
        // 如果前继节点为“0”或者“共享锁”状态,则设置前继节点为SIGNAL状态。
        compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
    }
    return false;
}

CANCELLED[1]  -- 当前线程已被取消
SIGNAL[-1]    -- “当前线程的后继线程需要被unpark(唤醒)”。
一般发生情况是:当前线程的后继线程处于阻塞状态,而当前线程被release或cancel掉,因此需要唤醒当前线程的后继线程。
CONDITION[-2] -- 当前线程(处在Condition休眠状态)在等待Condition唤醒
PROPAGATE[-3] -- (共享锁)其它线程获取到“共享锁”
[0]           -- 当前线程不属于上面的任何一种状态。

shouldParkAfterFailedAcquire()通过以下规则,判断“当前线程”是否需要被阻塞。
规则1:如果前继节点状态为SIGNAL,表明当前节点需要被unpark(唤醒),此时则返回true。
规则2:如果前继节点状态为CANCELLED(ws>0),说明前继节点已经被取消,则通过先前回溯找到一个有效(非CANCELLED状态)的节点,并返回false。
规则3:如果前继节点状态为非SIGNAL、非CANCELLED,则设置前继的状态为SIGNAL,并返回false。
如果“规则1”发生,即“前继节点是SIGNAL”状态,则意味着“当前线程”需要被阻塞。接下来会调用parkAndCheckInterrupt()阻塞当前线程,直到当前先被唤醒才从parkAndCheckInterrupt()中返回。

parkAndCheckInterrupt())


parkAndCheckInterrupt()在AQS中实现,源码如下:
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
    // 通过LockSupport的park()阻塞“当前线程”。
    LockSupport.park(this);
    // 返回线程的中断状态。
    return Thread.interrupted();
}

说明:parkAndCheckInterrupt()的作用是阻塞当前线程,并且返回“线程被唤醒之后”的中断状态。
它会先通过LockSupport.park()阻塞“当前线程”,然后通过Thread.interrupted()返回线程的中断状态。
这里介绍一下线程被阻塞之后如何唤醒。一般有2种情况:
第1种情况:unpark()唤醒。“前继节点对应的线程”使用完锁之后,通过unpark()方式唤醒当前线程。
第2种情况:中断唤醒。其它线程通过interrupt()中断当前线程。
补充:LockSupport()中的park(),unpark()的作用 和 Object中的wait(),notify()作用类似,是阻塞/唤醒。
它们的用法不同,park(),unpark()是轻量级的,而wait(),notify()是必须先通过Synchronized获取同步锁。
  public static void park(Object blocker) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        setBlocker(t, blocker);
        UNSAFE.park(false, 0L);
        setBlocker(t, null);
    }
  public static void unpark(Thread thread) {
        if (thread != null)
            UNSAFE.unpark(thread);
    }

再次tryAcquire()


了解了shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt()函数之后。我们接着分析acquireQueued()的for循环部分。
final Node p = node.predecessor();
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
    setHead(node);
    p.next = null; // help GC
    failed = false;
    return interrupted;
}

说明:
(01) 通过node.predecessor()获取前继节点。predecessor()就是返回node的前继节点,若对此有疑惑可以查看下面关于Node类的介绍。
(02) p == head && tryAcquire(arg)
首先,判断“前继节点”是不是CHL表头。如果是的话,则通过tryAcquire()尝试获取锁。
其实,这样做的目的是为了“让当前线程获取锁”,但是为什么需要先判断p==head呢?理解这个对理解“公平锁”的机制很重要,因为这么做的原因就是为了保证公平性!
(a) 前面,我们在shouldParkAfterFailedAcquire()我们判断“当前线程”是否需要阻塞;
(b) 接着,“当前线程”阻塞的话,会调用parkAndCheckInterrupt()来阻塞线程。当线程被解除阻塞的时候,我们会返回线程的中断状态。而线程被解决阻塞,可能是由于“线程被中断”,也可能是由于“其它线程调用了该线程的unpark()函数”
(c) 再回到p==head这里。如果当前线程是因为其它线程调用了unpark()函数而被唤醒,那么唤醒它的线程,应该是它的前继节点所对应的线程(关于这一点,后面在“释放锁”的过程中会看到)。 OK,是前继节点调用unpark()唤醒了当前线程!
此时,再来理解p==head就很简单了:当前继节点是CLH队列的头节点,并且它释放锁之后;就轮到当前节点获取锁了。然后,当前节点通过tryAcquire()获取锁;获取成功的话,通过setHead(node)设置当前节点为头节点,并返回。
总之,如果“前继节点调用unpark()唤醒了当前线程”并且“前继节点是CLH表头”,此时就是满足p==head,也就是符合公平性原则的。否则,如果当前线程是因为“线程被中断”而唤醒,那么显然就不是公平了。这就是为什么说p==head就是保证公平性!
小结:acquireQueued()的作用就是“当前线程”会根据公平性原则进行阻塞等待,直到获取锁为止;并且返回当前线程在等待过程中有没有并中断过。

selfInterrupt()

private static void selfInterrupt() {
    Thread.currentThread().interrupt();
}

说明:selfInterrupt()的代码很简单,就是“当前线程”自己产生一个中断。但是,为什么需要这么做呢?
这必须结合acquireQueued()进行分析。如果在acquireQueued()中,当前线程被中断过,则执行selfInterrupt();否则不会执行。
在acquireQueued()中,即使是线程在阻塞状态被中断唤醒而获取到cpu执行权利但是,如果该线程的前面还有其它等待锁的线程,根据公平性原则,该线程依然无法获取到锁。它会再次阻塞! 该线程再次阻塞,直到该线程被它的前面等待锁的线程锁唤醒;线程才会获取锁,然后“真正执行起来”!
也就是说,在该线程“成功获取锁并真正执行起来”之前,它的中断会被忽略并且中断标记会被清除! 因为在parkAndCheckInterrupt()中,我们线程的中断状态时调用了Thread.interrupted()。该函数不同于Thread的isInterrupted()函数,isInterrupted()仅仅返回中断状态,而interrupted()在返回当前中断状态之后,还会清除中断状态。 正因为之前的中断状态被清除了,所以这里需要调用selfInterrupt()重新产生一个中断!
小结:selfInterrupt()的作用就是当前线程自己产生一个中断。

再回过头看看acquire()函数,它最终的目的是获取锁!

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

(01) 先是通过tryAcquire()尝试获取锁。获取成功的话,直接返回;尝试失败的话,再通过acquireQueued()获取锁。
(02) 尝试失败的情况下,会先通过addWaiter()来将“当前线程”加入到”CLH队列”末尾;然后调用acquireQueued(),在CLH队列中排序等待获取锁,在此过程中,线程处于休眠状态。直到获取锁了才返回。 如果在休眠等待过程中被中断过,则调用selfInterrupt()来自己产生一个中断。
http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3496147.html
http://blog.csdn.net/chenssy/article/details/47780833

非公平锁(NonfairSync):lock


非公平锁NonfairSync的lock()与公平锁的lock()在获取锁的流程上是一直的,但是由于它是非公平的,所以获取锁机制还是有点不同。通过前面我们了解到公平锁在获取锁时采用的是公平策略(CLH队列),而非公平锁则采用非公平策略它无视等待队列,直接尝试获取。如下:
 final void lock() {
            if (compareAndSetState(0, 1))
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            else
                acquire(1);
        }

lock()通过compareAndSetState尝试设置所状态,若成功直接将锁的拥有者设置为当前线程(简单粗暴),否则调用acquire()尝试获取锁;

acquire

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

在非公平锁中acquire()的实现和公平锁一模一样,但是他们尝试获取锁的机制不同(也就是tryAcquire()的实现不同)。
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;
        }

与公平锁相比,非公平锁的不同之处就体现在if(c==0)的条件代码块中:
//----------------非公平锁-----  
  if (c == 0) {
                if (compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
  //----------------公平锁-----  
 if (c == 0) {
                if (!hasQueuedPredecessors() &&
                    compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }

是否已经发现了不同之处。公平锁中要通过hasQueuedPredecessors()来判断该线程是否位于CLH队列中头部,是则获取锁;而非公平锁则不管你在哪个位置都直接获取锁。
终于看完了…肯定有不懂,但是还是看懂了些。
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2016-04-03 20:46:48  
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