前言
在AQS系列(一)中我们一起看了ReentrantLock加锁的过程,今天我们看释放锁,看看老Lea那冷峻的思维是如何在代码中笔走龙蛇的。
正文
追踪unlock方法:
public void unlock() {
sync.release(1);
}
很简单的一行,调用了release方法,参数为1,继续跟踪发现不管是公平锁还是非公平锁调用的都是AbstractQueuedSynchronizer中的release方法:
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
此方法看起来简单,却暗含杀机。
1、首先看if中的判断方法tryRelease
protected final boolean tryRelease(int releases) {
int c = getState() - releases; // 计算出释放锁之后的state值
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false;
if (c == 0) { // c==0说明要释放锁了
free = true;
setExclusiveOwnerThread(null); //在释放之前将独占线程置为空
}
setState(c); // 将state置为0,此处没用cas操作,因为没必要,反正在此之前state都大于0,不会被其他线程操作,只有当前线程能操作
return free;
}
此方法的实现逻辑在ReentrantLock类的Sync内部类中,即公平锁和非公平锁公用,相信理解起来比较轻松。
2、再看里面的if判断条件 h != null && h.waitStatus != 0
注意此时h是head,队列头。我们先要搞清楚这两个判断条件所表示的意思,h!=null说明队列不是空的,而h.waitStatus != 0又是什么意思呢?回顾一下上一篇的最后第二个方法 shouldParkAfterFailedAcquire,当时讲这个方法时其实描述的不是很清楚,这次重新结合释放锁的场景回顾一下。下面先将该方法粘贴出来(注释中的两个2表示执行一次这个方法只会走一个2的逻辑):
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
int ws = pred.waitStatus; // 1、正常情况进到这里ws是0,pred可能是head,也可能只是node前面另一个排队的任务
if (ws == Node.SIGNAL)
// 3、如果是-1了,就返回true,进入后面park当前线程
return true;
if (ws > 0) {
do {
// 2、如果是大于0,说明pred线程已经被取消,则继续往前遍历,直到从后往前找到第一个不大于0的节点,然后互相设置指针
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else {
// 2、是0的话进这里,设置成-1,注意是将pred(即当前node的前一个节点)设置成-1。即如果一个节点ws是-1,那么它后面一定至少还有一个node(就是这个方法中的node)
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}
waitStatus>0只有一种情况-线程被取消了(状态值为1)。当线程被取消时就要舍弃掉它,继续往前遍历。
回顾完上述的方法,再看h.waitStatus != 0,我们可以知道,waitStatus != 0表示等待后面还有排队的node(可能是正常状态也可能是已取消的状态),这时就要去唤醒下一个正常状态的线程,进入unparkSuccessor方法。
3、unparkSuccessor 方法代码
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);
}
该方法用于唤醒当前线程的下一个有效任务,入参node为head节点。首先如果ws为-1则通过CAS设置为0;然后判断node的下一个节点是不是空,或者是不是已经被取消(ws大于0表示已经被取消);如果满足条件,则从后往前遍历找到从前往后数的第一个ws小于等于0的node节点,唤醒这个节点的线程。此处的for循环用的比较有意思,用了一种类似于while循环的格式来用for循环,可见老Lea不拘一格的思维方式。
此处最后一行unpark方法执行之后,就会进入系列(一)中的最后一个方法的第3行代码(如下所示),继续执行下一个线程的加锁过程,进入下一次轮回。
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
LockSupport.park(this);
return Thread.interrupted();
}
附加:公平锁与非公平锁的源码理解
在上一篇文章中未讲到公平锁和非公平锁的区别,在这里统一进行一下总结:
在释放锁的过程中,公平锁和非公平锁的处理流程是一样的,都是从队列的头往后遍历挨个唤醒等待的线程。
在加锁的过程中,有两个不同的地方。第一个是在lock方法中,公平锁代码:
final void lock() {
acquire(1);
}
非公平锁代码:
final void lock() {
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
acquire(1);
}
可以看到非公平锁直接先用CAS尝试获取一下锁,不用排队。这就是第一个非公平的地方。
第二个不同的地方,是acquire方法中的tryAcquire方法实现不同,公平锁的tryAcquire方法:
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;
}
可以看到当c==0时公平锁会先通过hasQueuedPredecessors方法判断队列前面有没有排队的。
非公平锁的实现:
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;
}
当c==0时,非公平锁是直接用CAS尝试获取加锁。这是第二个非公平的地方。
好了,ReentrantLock的加锁和释放锁过程基本就这些了,这周末继续搞JUC!