深入浅析Java中 concurrency的公平锁

发布时间:2020-11-23 17:17:28 作者:Leah
来源:亿速云 阅读:128

这篇文章给大家介绍深入浅析Java中 concurrency的公平锁,内容非常详细,感兴趣的小伙伴们可以参考借鉴,希望对大家能有所帮助。

释放公平锁(基于JDK1.7.0_40)

1. unlock()

unlock()在ReentrantLock.java中实现的,源码如下:

public void unlock() {
  sync.release(1);
}

说明:

unlock()是解锁函数,它是通过AQS的release()函数来实现的。
在这里,“1”的含义和“获取锁的函数acquire(1)的含义”一样,它是设置“释放锁的状态”的参数。由于“公平锁”是可重入的,所以对于同一个线程,每释放锁一次,锁的状态-1。

关于AQS, ReentrantLock 和 sync的关系如下:

public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {

  private final Sync sync;

  abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    ...
  }

  ...
}

从中,我们发现:sync是ReentrantLock.java中的成员对象,而Sync是AQS的子类。 

2. release()

release()在AQS中实现的,源码如下:

public final boolean release(int arg) {
  if (tryRelease(arg)) {
    Node h = head;
    if (h != null && h.waitStatus != 0)
      unparkSuccessor(h);
    return true;
  }
  return false;
}

说明:

release()会先调用tryRelease()来尝试释放当前线程锁持有的锁。成功的话,则唤醒后继等待线程,并返回true。否则,直接返回false。 

3. tryRelease()

tryRelease()在ReentrantLock.java的Sync类中实现,源码如下:

protected final boolean tryRelease(int releases) {
  // c是本次释放锁之后的状态
  int c = getState() - releases;
  // 如果“当前线程”不是“锁的持有者”,则抛出异常!
  if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
    throw new IllegalMonitorStateException();

  boolean free = false;
  // 如果“锁”已经被当前线程彻底释放,则设置“锁”的持有者为null,即锁是可获取状态。
  if (c == 0) {
    free = true;
    setExclusiveOwnerThread(null);
  }
  // 设置当前线程的锁的状态。
  setState(c);
  return free;
}

说明:

tryRelease()的作用是尝试释放锁。
(01) 如果“当前线程”不是“锁的持有者”,则抛出异常。
(02) 如果“当前线程”在本次释放锁操作之后,对锁的拥有状态是0(即,当前线程彻底释放该“锁”),则设置“锁”的持有者为null,即锁是可获取状态。同时,更新当前线程的锁的状态为0。
getState(), setState()在前一章已经介绍过,这里不再说明。
getExclusiveOwnerThread(), setExclusiveOwnerThread()在AQS的父类AbstractOwnableSynchronizer.java中定义,源码如下:

public abstract class AbstractOwnableSynchronizer
  implements java.io.Serializable {

  // “锁”的持有线程
  private transient Thread exclusiveOwnerThread;

  // 设置“锁的持有线程”为t
  protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread t) {
    exclusiveOwnerThread = t;
  }

  // 获取“锁的持有线程”
  protected final Thread getExclusiveOwnerThread() {
    return exclusiveOwnerThread;
  }
  
  ...
}

4. unparkSuccessor()

在release()中“当前线程”释放锁成功的话,会唤醒当前线程的后继线程。
根据CLH队列的FIFO规则,“当前线程”(即已经获取锁的线程)肯定是head;如果CLH队列非空的话,则唤醒锁的下一个等待线程。

下面看看unparkSuccessor()的源码,它在AQS中实现。

private void unparkSuccessor(Node node) {
  // 获取当前线程的状态
  int ws = node.waitStatus;
  // 如果状态<0,则设置状态=0
  if (ws < 0)
    compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);

  //获取当前节点的“有效的后继节点”,无效的话,则通过for循环进行获取。
  // 这里的有效,是指“后继节点对应的线程状态<=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;
  }
  // 唤醒“后继节点对应的线程”
  if (s != null)
    LockSupport.unpark(s.thread);
}

说明:

unparkSuccessor()的作用是“唤醒当前线程的后继线程”。后继线程被唤醒之后,就可以获取该锁并恢复运行了。

关于node.waitStatus的说明,请参考“上一章关于Node类的介绍”。

 总结

“释放锁”的过程相对“获取锁”的过程比较简单。释放锁时,主要进行的操作,是更新当前线程对应的锁的状态。如果当前线程对锁已经彻底释放,则设置“锁”的持有线程为null,设置当前线程的状态为空,然后唤醒后继线程。

关于深入浅析Java中 concurrency的公平锁就分享到这里了,希望以上内容可以对大家有一定的帮助,可以学到更多知识。如果觉得文章不错,可以把它分享出去让更多的人看到。

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