Java并发核心浅谈

cppowboy 发布于2019-08-16 18:04 / 3355人阅读

摘要：耐心看完的你或多或少会有收获并发的核心就是包，而的核心是抽象队列同步器，简称，一些锁啊信号量啊循环屏障啊都是基于。

耐心看完的你或多或少会有收获！

Java并发的核心就是 java.util.concurrent 包，而 j.u.c 的核心是AbstractQueuedSynchronizer抽象队列同步器，简称 AQS，一些锁啊！信号量啊！循环屏障啊！都是基于AQS。而 AQS 又是基于Unsafe的一系列compareAndSwap，所以理解了这块，并发不再是问题！

希望你已经了解了 Java内存模型

何为 CAS

先解释下何为compareAndSwap，就拿AtomicInteger来举例了：

    // 实际操作的值
    private volatile int value;
    // value 的偏移量 因为 int 是32位，知道首部地址就可以了
    private static final long valueOffset;
    // 静态初始化块，通过虚拟机提供的接口，获得 valueOffset = 12
    // 不论你实例化多少个 AtomicInteger 对象，这些对象尽管指向不同的堆内存，但是结构都是一样的
    // 所以初始化一次就好了
    static {
         try {
             valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                 (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
         } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
     }
     
    // 只是个封装方法，起作用的代码并不在这
    // 值得注意的是显式的 this 和第三个参数 1
    public final int getAndIncrement() {
            return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
    }
    
    // 以下是 Unsafe 类 可以直接访问内存地址，类似指针，所以不安全
    // o 就是 getAndIncrement()传入的 this，也就是 AtomicInteger 实例对象
    // offset 内存首部偏移量
    // delta 就是那个 1
    // 应该是希腊字母 δ /"deltə/ delta 变化量，化学反应中的加热，屈光度，一元二次方程中的判别式
    // 佩服

    public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {
            int v;
            do {
                v = getIntVolatile(o, offset);
            } while (!compareAndSwapInt(o, offset, v, v + delta));
            return v;
    }
    
    // 从堆内存获取最新的 value
    // 如果不明白，可以先了解下 JMM 和 volatile
    public native int getIntVolatile(Object o, long offset);
    
    // expected 就是这个 v = getIntVolatile(o, offset);
    // 意思就是，我给你这个最新的 value，它要是现在 在内存中还是这个值 那你就返回 true，并且把这块内存上值更新为 x 
    // 不然的话，我就一直 while (!compareAndSwapInt(o, offset, v, v + delta));
    // 相当于自旋锁 活锁，不要被高大上的术语吓到 就是活的循环，不会像死锁那样线程 hang 住
    public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset, int expected, int x);

何为 Lock

知道了CAS就可以进一步的说说ReentrantLock，如果不曾了解Java对象结构，建议先了解下 Java 对象的内存结构

AQS的几个子类，由于方法和功能不一，在同步处理的细节上可能不一样。但是，原理都是一样的，离不开上述的CAS

        // 我先简单解释一下 synchronized 工作原理 首先它含有 monitorenter 和 monitorexit 两条指令
    // Java 中的每个对象都有自己的 Monitor(由HotSpot c++ 实现)
    // 当某个线程进入加锁的代码（实际上应该是拿到被加锁的对象在内存的引用地址）
    // 会执行 monitorenter 然后将 monitor 置为1，当其它线程访问该内存时，发现 monitor 不为 0
    // 所以其它线程无法获得 monitor，直到占有 monitor 的线程执行 monitorexit 退出将 monitor 减 1
    // 如果占有 monitor 的线程重复进入，monitor 是可以一直累加的（可重入锁，例如通过递归或方法互调）
    // 了解了 synchronized 基本的工作原理，就会明白为什么会有诸如 nonfairTryAcquire(1) release(1) 的方法
    
    // 这是 AbstractQueuedSynchronizer 类中的字段
    // 因为 ReentrantLock 中的内部类 Sync 继承于 AQS
    // The synchronization state
    private volatile int state;
    
    // tryLock why ?
    // 因为不同于 synchronized 的悲观（我才不管你是不是并发，多线程，声明了，我就加锁）
    // 所以 ReentrantLock 我先 try 一 try 吧！万一不是多线程并发呢！

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