标签:前言 flow 相关 version 异常 调度 基于 err ==
前言
最近开始读JDK源码,所有心得准备总结成一个专栏,JDK Analysis系列的第一篇,就从万众瞩目的ReentrantLock开始吧,而谈到ReentrantLock,就不得不说AQS,它是AbstractQueuedSynchronizer类的简称,Doug Lea上神在JDK1.5将其引入,这才有了现在的并发包java.util.concurrent,所以要理解ReentrantLock的原理,AQS也是必须要搞懂的。这篇就先阐述ReentrantLock最基本的公平锁和非公平锁的实现,以及部分涉及的AQS原理,AQS源码解读将在后续跟进。整个系列基于JDK1.8.0_92。
公平锁与非公平锁
大家都知道,在JDK1.5之前,我们在多线程的环境下要想保证线程安全,就必须要使用synchronized关键字来实现对象锁或者类锁,以此满足这样的需求,JDK1.5之后则使用Lock来实现更加细粒度的锁。在刚接触Java的时候,学到这两种方式的时候,粗略地知道后者更加贴近面向对象的思想,但是在工作中遇到一些奇奇怪怪的需求的时候,只是知道这个是远远不够的。synchronized其实是一种公平锁,所谓公平锁,就是线程按照执行顺序排成一排,依次获取锁,但是这种方式在高并发的场景下极其损耗性能;这时候,Lock带着非公平锁应运而生了,所谓非公平锁,就是不管执行顺序,每个线程获取锁的几率都是相同的,获取失败了,才会采用像公平锁那样的方式。这样做的好处是,JVM可以花比较少的时间在线程调度上,更多的时间则是用在执行逻辑代码里面。
公平锁、非公平锁的创建方式:
//创建一个非公平锁,默认是非公平锁
Lock lock = new ReentrantLock();
Lock lock = new ReentrantLock(false);
//创建一个公平锁,构造传参true
Lock lock = new ReentrantLock(true);
相关源码:
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync();
}
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
这部分源码比较简单,这里对于源码就不赘述。
NonfairSync 非公平锁
在谈NonfairSync之前,首先要谈谈ReentrantLock类里面定义的一个类属性Sync,它才是ReentrantLock实现的精髓。它首先在属性里声明,然后以抽象静态内部类的形式实现了AQS,源码如下:
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
private static final long serialVersionUID = -5179523762034025860L;
//声明的lock()方法,供子类实现
abstract void lock();
//非公平锁的获取方式,相较于公平锁的tryAcquire()
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;
}
//释放锁
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;
}
//判断当前线程是否是锁的持有者
protected final boolean isHeldExclusively() {
return getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread();
}
final ConditionObject newCondition() {
return new ConditionObject();
}
//获取当前锁持有线程,如果在队列中等待获取锁,则返回null
final Thread getOwner() {
return getState() == 0 ? null : getExclusiveOwnerThread();
}
//返回当前线程status的状态,如果持有锁就读取status,没有就0
final int getHoldCount() {
return isHeldExclusively() ? getState() : 0;
}
//是否上锁
final boolean isLocked() {
return getState() != 0;
}
/**
* Reconstitutes the instance from a stream (that is, deserializes it).
*/
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
s.defaultReadObject();
setState(0); // reset to unlocked state
此后,NonfairSync继承它来实现非公平锁,FairSync继承它来实现公平锁,AQS提供一个tryAcquire()的模板方法来使得公平锁和非公平锁的实现方式显得灵活。我们来看看NonfairSync的源码:
static final class NonfairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;
final void lock() {
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
acquire(1);
}
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
如代码所示,在lock的时候,先是尝试将AQS的status从0设为1,成功的话就把当前线程设置为锁的持有者,如果尝试失败了,基于模板方法,实际调用的是Sync的nonfairTryAcquire(int acquires)方法,该方法源码如下:
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState(www.fencaiyule.cn);
if (c == 0) {
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
//ReentrantLock是可重入锁是这里实现的
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
首先获取当前线程,和当前AQS维护的锁的状态,如果状态为0,则尝试将AQS的status从0设为acquires(实际是1),如果设置成功,则获取锁成功,把当前锁设置为锁的持有者,返回true;如果当前线程已经是锁的持有者,则把status+acquires,如果结果越界,抛出异常,如果成功,返回true。细心的同学可以发现,一共有两次原子设status从0到1,为什么呢?因为这样可以提高获取锁的概率,因为是非公平的,所以有必要进行这样的操作,而且这样的操作与锁相对来讲损耗微乎其微。
FairSync 公平锁
公平锁就是每个线程在获取锁时会先查看此锁维护的等待队列,如果为空,或者当前线程线程是等待队列的第一个,就占有锁,否则就会加入到等待队列中,以后会按照FIFO的规则从队列中获取,下面是FairSync 的源码:
static final class FairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;
final void lock() {
acquire(1);
}
protected final boolean tryAcquire(int www.8555388.cn/ 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;
}
来看子类的 tryAcquire方法,与非公平锁比较,获取锁的操作只有一点不同,就是加入了hasQueuedPredecessors() 方法,该方法又大有来头,ctrl进去是这的:
public final boolean hasQueuedPredecessors() {
Node t = tail;
Node h = head;
Node s;
//head没有next ----> false
//head有next,next持有的线程不是当前线程 ----> true
//head有next,next持有的线程是当前线程 ----> false
return h != t && ((s = h.next) == null |www.tianhengyl1.com | s.thread != Thread.currentThread());
该方法的签名是:查询是否有其他线程比当前线程等待获取锁花费了更多的时间。在AQS中对线程是做了一个FIFO队列,这里的tail是尾,head是头,具体的实现会在后续跟进,这里就不多做赘述,有意思的是return那一行,其中的意思在上面做了解答,查询是否有其他线程比当前线程等待获取锁花费了更多的时间,有就返回true,没有就返回false,也就是说该方法返回false,才进行addWaiter状态的更改尝试,其余和部分和非公平锁的部分一样。
ctrl点进acquire(1)是这样的:
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquir www.rbuluoyl.cn e(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
首先通过tryAcquire方法尝试获取锁,如果成功直接返回,否则通过acquireQueued()再次尝试获取。在acquireQueued()中会先通过addWaiter将当前线程加入到CLH队列的队尾,在CLH队列中等待。在等待过程中线程处于休眠状态,直到成功获取锁才会返回。
标签:前言 flow 相关 version 异常 调度 基于 err ==
原文地址:http://www.cnblogs.com/wanmeiyule/p/7714833.html