摘要:公平锁阻塞队列前边有线程,要去后边排队,简单来说滚后边等着去。非公平锁不管是否有线程排队,先枪锁基于实现的可重入锁实现类。
AQS (AbstractQueuedSynchronizer)
底层一个队列 阻塞队列 ->
Abstract:因为它并不知道怎么上锁。模板方法设计模式即可,暴露出锁逻辑。
Queue :线程阻塞队列 Synchronizer:同步
CAS + state 完成多线程枪锁逻辑 Queue 完成抢不到锁的线程排队
//获取锁public final void acquire(int arg) { if (!tryAcquire(arg) && // 子类判定获取锁是否失败 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) // 获取失败后添加到阻塞队列 selfInterrupt();}// 子类实现获取锁的逻辑,AQS并不知道你怎么用这个state来上锁protected boolean tryAcquire(int arg) { throw new UnsupportedOperationException();}//释放锁的public final boolean release(int arg) { // 子类判定释放锁成功 if (tryRelease(arg)) { // 检查阻塞队列唤醒即可 Node h = head; if (h != null && h.waitStatus != 0) unparkSuccessor(h); return true; } return false;}// 子类实现获取锁的逻辑protected boolean tryRelease(int arg) { throw new UnsupportedOperationException();}
子类只需要实现自己的获取锁逻辑和释放锁逻辑即可,至于排队阻塞等待、唤醒机制均由AQS来完成。
公平锁:阻塞队列前边有线程,要去后边排队,简单来说 滚后边等着去。(FIFO) 非公平锁:不管是否有线程排队,先枪锁
基于AQS实现的可重入锁实现类。
ReentrantLock 是一个可重入的互斥(/独占)锁,又称为“独占锁”
重入锁: 自己可以再次获取自己的内部的锁。
state 来表示锁状态和重入次数,0无锁,大于0 重入次数,1为重入1次,也即只加锁一次
private final Sync sync;//sync,构造方法中初始化,决定使用公平锁还是非公平锁的方式获取锁。
public ReentrantLock() { // 默认为非公平锁。 sync = new NonfairSync(); } public ReentrantLock(boolean fair) { // 由fair变量来表明选择锁类型 sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync(); }
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {}
static final class NonfairSync extends Sync {} 非公平锁
static final class FairSync extends Sync {} 公平锁
//非公平锁 static final class NonfairSync extends Sync { // 由ReentrantLock调用获取锁 final void lock() { // 非公平锁,直接抢锁,不管有没有线程排队 if (compareAndSetState(0, 1)) // 上锁成功,标识当前线程为获取锁的线程 setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); else // 抢锁失败,进入AQS的标准获取锁流程 acquire(1); } protected final boolean tryAcquire(int acquires) { // 使用父类提供的获取非公平锁的方法来获取锁 return nonfairTryAcquire(acquires); } } //公平锁 static final class FairSync extends Sync { // 由ReentrantLock调用 final void lock() { // 没有尝试抢锁,直接进入AQS标准获取锁流程 acquire(1); } // AQS调用,子类自己实现获取锁的流程 protected final boolean tryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); // 此时有可能正好获取锁的线程释放了锁,也有可能本身就没有线程获取锁 if (c == 0) { //这里和非公平锁的区别在于:hasQueuedPredecessors看看队列中是否有线程正在排队,没有的话再通过CAS抢锁 if (!hasQueuedPredecessors() && compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } // 当前线程就是获取锁的线程,那么这里是锁重入,和非公平锁操作一模一样 else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { int nextc = c + acquires; if (nextc < 0) throw new Error("Maximum lock count exceeded"); setState(nextc); return true; } //需要AQS来将当前线程放入阻塞队列,然后进行阻塞操作等待唤醒获取锁 return false; } } abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { abstract void lock(); // 非公平锁标准获取锁方法 final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); //获取所得线程释放了锁,那么可以尝试抢锁 if (c == 0) { // 继续抢锁,不看有没有线程排队 if (compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } // 当前线程就是持有锁的线程,表明锁重入 else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { // 利用state 进行次数记录 int nextc = c + acquires; // 如果超过了int表示范围,表明符号溢出,所以抛出异常 if (nextc < 0) throw new Error("Maximum lock count exceeded"); setState(nextc);//state 变量赋值 return true; } //表明需要AQS来将当前线程放入阻塞队列,然后进行阻塞操作等待唤醒获取锁 return false; } // 公平锁和非公平锁公用方法,在释放锁的时候,并不区分是否公平 protected final boolean tryRelease(int releases) { int c = getState() - releases; // 如果当前线程不是上锁的那个线程 if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread()) throw new IllegalMonitorStateException(); boolean free = false; // 不是重入锁,那么当前线程一定是释放锁了,把当前AQS用于保存当前锁对象的变量ExclusiveOwnerThread设置为null,表明释放锁成功 if (c == 0) { free = true; setExclusiveOwnerThread(null); } //此时state全局变量没有改变,也就意味着在setState之前 //没有别的线程能够获取锁,保证了以上的操作原子性 setState(c); //释放锁成功了,可以去唤醒正在等待锁的线程 return free; } protected final boolean isHeldExclusively() { return getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread(); } final ConditionObject newCondition() { return new ConditionObject(); } }
public void lock() {//获取锁的操作 // 直接通过sync同步器上锁 sync.lock();}public void unlock() {//释放锁的操作 sync.release(1);}
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