当前位置: 首页 > news >正文

Java多线程——AQS框架源码阅读

2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> hot3.png

AQS,全称AbstractQueuedSynchronizer,是Concurrent包锁的核心,没有AQS就没有Java的Concurrent包。它到底是个什么,我们来看看源码的第一段注解是怎么说明

看完第一段,总结下

  • AQS是一个同步的基础框架,基于一个先进先出的队列。
  • 锁机制基于一个状态值,它是原子值。
  • AQS的子类负责定义与操作这个状态值,但必须通过AQS提供的原子操作
  • AQS剩余的方法就是围绕队列,与线程阻塞唤醒等功能

基于以上概念,我们看看源码到底是这么实现这些功能的

AQS的成员变量

state

private volatile int state; 该变量标记为volatile,说明该变量是对所有线程可见的。作用在于每个线程改变该值,都会马上让其他线程可见,在CAS(可见锁概念与锁优化)的时候是必不可少的。在AQS类中,不会直接操作这个值,而是交由它的子类去操作和定义他的作用。

Node、head、tail

AQS中有一个静态内部类Node,其实现是一个双向链表。headtail则是这个链表的头尾指针。作用是存储获取锁失败的阻塞线程。同样的,这个链表是会被多个线程操作的,所以它里面的变量多是被标记为volatile,并且操作也要通过CAS等原子方法去执行。 Node还有一个模式的属性:独占模式共享模式。独占模式下,锁是线程独占的,而共享模式下,锁是可以被多个线程占用的。

VarHandler

对于大多数需要操作的原子属性,都对应会有一个大写的值,它的类是VarHandler。例如state、head、tail都有对应的VarHandler,STATE、HEAD、TAIL。VarHandler是1.9的新特性,提供了类似于原子操作以及Unsafe操作的功能,里面的原子操作大多是native方法,比较难查看源码。

ConditionObject

条件队列,是AQS中一个非常关键内部类。这个名字起非常奇异,让人搞不懂,看它类注释也看不懂说了什么。看看AQS头部注解

这个类是为了让子类支持独占模式的。深入看其中的源码实现,其实就是Node在功能性上的封装,最终让子类实现让当前线程怎么独占一个Object锁。await()、dosign()等方法就是让线程阻塞、加入队列、唤醒线程等。AQS框架下基本各种独占的加锁,解锁等操作到最后都是基于这个类实现的。该类是提供给子类去使用的,具体实现等下次说ReentranLock再深入了解。有人可能觉得为什么实现这个内部类,又不用,而是给子类去用,那为什么不放到子类去呢?其实答案,很简单,抽象加模板模式

p.s. 只有独占锁才能配合该类使用。

AQS的成员函数

AQS的公用的方法,主要是加锁与解锁方法。以下方法只提供了模板,部分实现还是在子类当中,直接调用会抛出异常。

acquire()

尝试获取锁,失败则进入队列。

先执行tryAcquire()(子类实现),成功则直接返回,如果是获取锁失败,则执行addWaiter(),通过CAS在双向链表的尾部添加一个新独占节点。

然后把节点丢到acquireQueued()中执行。该方法其实就是自旋尝试获取锁或阻塞线程(子类实现决定)。一开始,获取新节点的前驱节点,如果这个节点是head,则证明只有两个节点,此时再次执行tryAcquire()尝试获取锁,若获取成功,则不需要中断,成功结束。

如果还是获取失败,则执行shouldParkAfterFailedAcquire(),根据前驱节点状态(子类设值)判断是否继续自旋(当waitStatus为初始值,重复上一步,直到前面的节点一直在减少到前驱节点为head)或者阻塞线程(当waitStatus标记为SIGNAL)

最后如果acquireQueued()返回需要阻塞,则执行selfInterrupt()设置线程为中断

可以看回acquire()函数的写法,十分的艺术。利用条件判断的短路规则,实现在if()条件内嵌套判断执行语音。一般人(笔者本人)如果要实现这个功能,会这么写

所以下次遇到类似嵌套if条件判断的语句,可以学习下acquire()的这种短路写法。赞

acquireInterruptibly()

检查线程是否被中断并尝试获取锁,失败则进入队列。线程中断会退出队列。 流程基本和acquire()相同。不同点就是,acquireInterruptibly()在自旋获取过程中如果线程是中断的,那么就会抛出异常退出流程,并且放弃锁。

doAcquireInterruptibly()方法与acquireQueued()方法非常相似,不同就是前者在中断状态下,不会再继续获取锁。注意最后有cancelAcquire()方法的执行。

tryAcquireNanos()

尝试获取锁,失败则进入队列。当超过指定时间或线程中断会退出队列。 在acquireInterruptibly()基础上,增加多一个时间判断,超过指定时间,则退出,放弃获取锁。

release()

释放当前锁,并唤醒下一个Node。 尝试释放锁

若释放成功,且waitStatus不为0(证明是SIGNAL的),就会执行unparkSuccessor(),先取消SIGNAL标志,然后找到最近一个需要SIGNAL的节点,并且唤醒它。

**shared()

以上方法皆为独占模式,对应都有共享模式的方法。最大的不同其实就是Node的waitStatus值为PROPAGATE。具体流程与独占大体相同,细节留到ReentrantReadWriteLock再细了解。

总结

回顾下要点

  1. AQS是一个同步的基础框架,是ReentranLock、ReentranReadWriteLock的父类
  2. AQS原理是维护一个state原子值,通过一个双向链表的队列实现同步。
  3. 对于state、与队列的操作都是原子操作,通过VarHandle实现
  4. 主要对外方法是加锁与解锁,区别是否中断、超时、共享或独占模式

以上即使AQS的大致内容,可能有些部分难以理解,其实很正常,因为AQS提供的是流程模板与工具,没有实质落地的场景,是比较难理解的。等后面介绍ReentranLockReentrantReadWriteLock的时候,就可以更好更全面的了解整体AQS框架了。


更多技术文章、精彩干货,请关注
博客:zackku.com
公众号:Zack说码

转载于:https://my.oschina.net/zackku/blog/2236614

相关文章:

  • 超大数据下大批量随机键值的查询优化方案
  • node中的npm的使用
  • 未来五年中国本土机器人制造业将显著提升
  • RabbitMq之Work模式
  • (原)记一次CentOS7 磁盘空间大小异常的解决过程
  • python里使用反斜杠转义遇到问题记录
  • AliOS Things 电源管理框架使用说明
  • python三级菜单实例(傻瓜版和进阶版)
  • linux之HTTP服务
  • 【原】戏说Java
  • WPF 获取鼠标屏幕位置、窗口位置、控件位置
  • 使用ABAP正则表达式解析HTML标签
  • 计算机英语学习笔记(六)
  • java多线程和长连接,三方转换通信的实践(1)——转换端程序
  • 【呆鸟译Py】这位老师的70个问题,100个数据分析师都想不全
  • 【笔记】你不知道的JS读书笔记——Promise
  • Angular4 模板式表单用法以及验证
  • ES6 学习笔记(一)let,const和解构赋值
  • Git学习与使用心得(1)—— 初始化
  • hadoop集群管理系统搭建规划说明
  • Hexo+码云+git快速搭建免费的静态Blog
  • HTML-表单
  • Java面向对象及其三大特征
  • JS 面试题总结
  • MYSQL 的 IF 函数
  • MYSQL如何对数据进行自动化升级--以如果某数据表存在并且某字段不存在时则执行更新操作为例...
  • Python实现BT种子转化为磁力链接【实战】
  • python学习笔记 - ThreadLocal
  • React-生命周期杂记
  • vue:响应原理
  • Vue组件定义
  • Webpack 4 学习01(基础配置)
  • 工作手记之html2canvas使用概述
  • 基于Vue2全家桶的移动端AppDEMO实现
  • 理清楚Vue的结构
  • 如何进阶一名有竞争力的程序员?
  • 算法-图和图算法
  • ​ssh免密码登录设置及问题总结
  • #pragma multi_compile #pragma shader_feature
  • (01)ORB-SLAM2源码无死角解析-(66) BA优化(g2o)→闭环线程:Optimizer::GlobalBundleAdjustemnt→全局优化
  • (07)Hive——窗口函数详解
  • (C语言)深入理解指针2之野指针与传值与传址与assert断言
  • (delphi11最新学习资料) Object Pascal 学习笔记---第5章第5节(delphi中的指针)
  • (多级缓存)多级缓存
  • (附源码)ssm失物招领系统 毕业设计 182317
  • (解决办法)ASP.NET导出Excel,打开时提示“您尝试打开文件'XXX.xls'的格式与文件扩展名指定文件不一致
  • (转) RFS+AutoItLibrary测试web对话框
  • .Net Remoting常用部署结构
  • .net 获取url的方法
  • .NET3.5下用Lambda简化跨线程访问窗体控件,避免繁复的delegate,Invoke(转)
  • .Net6支持的操作系统版本(.net8已来,你还在用.netframework4.5吗)
  • .ui文件相关
  • @Autowired 与@Resource的区别
  • @Autowired自动装配
  • [ NOI 2001 ] 食物链