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J.U.C之AQS源码解读以及ReentrantLock源码解读

btikc 2024-10-20 04:59:10 技术文章 4 ℃ 0 评论

前言

像我大佬烟说过:面试的时候颜值可以提高分数,没有颜值的话就需要会点J.U.C。人丑就要多读书,没错说的就是我。 AQS是AbstractQueuedSynchronizer缩写,作者是

@author Doug Lea

并发大神,致敬一哈。J.U.C很多东西都是基于AQS进行实现的,所以有必要去研究它。

AQS

重要变量

state加锁的个数 Node 类似链表的实现,可以储存Thread的顺序 cas的引用

private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe(); Java无法直接访问底层操作系统,而是通过本地(native)方法来访问。不过尽管如此,JVM还是开了一个后门,JDK中有一个类Unsafe,它提供了硬件级别的原子操作

乐观锁也是cas思想的一种实现,这里是使用cpu 底层来实现cas。 cas引入目的 在无锁的情况下,线程安全地执行赋值操作 像state(持有锁的个数)这个需要控制原子性的,其次是可见性:volatile

/**

 * The synchronization state.
 */
private volatile int state;

unsafe

上面已经解释了这个类,可以调用硬件级别的原子操作。

unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);

cas就不扯了,西西~

AtomicInteger

/**

 * Atomically adds the given value to the current value.
 *
 * @param delta the value to add
 * @return the updated value
 */
public final int addAndGet(int delta) {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta) + delta;
}

可以看到也是使用cas去进行原子性增长

ReentrantLock

可重入锁,就是你原本租的单车,还没还,再次去租这一辆,还是你的。只是会标记你借了两次。

lock方法

ReentrantLock有公平锁,非公平锁 都会调用acquire方法

tryAcquire是一个重要方法,后面解读

加锁原理

判断AQS的state,如果为0,加锁并记录当前线程。如果state不为0,判断当前线程是否是当前lock保存的线程,是的话state+1。否的话会调用addWaiter,将线程放到AQS Node 插入到队列里面等待。

/**

 * Inserts node into queue, initializing if necessary. See picture above.
 * @param node the node to insert
 * @return node's predecessor
 */
private Node enq(final Node node) {
    for (;;) {
        Node t = tail;
        if (t == null) { // Must initialize
            if (compareAndSetHead(new Node()))
                tail = head;
        } else {
            node.prev = t;
            if (compareAndSetTail(t, node)) {
                t.next = node;
                return t;
            }
        }
    }
}

公平锁

每个线程都有鸡费拿到锁

非公平锁

ReentrantLock默认是非公平锁。 看运气拿到锁。

公平锁跟非公平锁的代码区别

FairSync hasQueuedPredecessors

公平锁会从AQS Node队列里面拿,采用FIFO先进先出的算法,大家都有鸡费拿到锁。

非公平锁是没有从AQS去拿排队的线程,大家随缘抢锁。

共享锁系列

何为共享锁?大家都可以去获取,而不是只能一个线程去获取。就像饭堂一样,大噶都可以去打饭,独占锁:大家排成一队,老子占了位置,没有点完餐,其他人点不了。

Semaphore

信号量控制,限流专用,西西~

ReentrantLock是独占锁,Semaphore是共享锁

源码

包含公平锁和非公平锁,之前提及过,这里就不再解释~主要是讲下共享锁和独占锁的区别! 共享锁和独占锁的区别

独占锁

解读:只能当前线程去获取,如果是公平锁,而且当前锁不属于它的,排队去。非公平锁,则你抢到算你的。

共享锁

解读:大家随便抢,饭堂记录你们领了几份盒饭,盒饭不够的时候你们等等,等到有盒饭再分发。

方法名也有所不同:nonfairTryAcquire & nonfairTryAcquireShared ,有点东西~

至于semaphore控制并发的其他原理需要看下它的acquire方法

/**

 * Acquires in shared interruptible mode.
 * @param arg the acquire argument
 */
private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)
    throws InterruptedException {
    final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
    boolean failed = true;
    try {
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();
            if (p == head) {
                int r = tryAcquireShared(arg);
                if (r >= 0) {
                    setHeadAndPropagate(node, r);
                    p.next = null; // help GC
                    failed = false;
                    return;
                }
            }
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                throw new InterruptedException();
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

CountDownLatch

这个大家也不陌生吧,就是一个起泡枪,啪......大家线程一起跑

await源码




countDown源码

public void countDown() {

    sync.releaseShared(1);
}

CyclicBarrier

概念:大家自由活动,集合声一响大家就过来集合(线程各自跑,跑完一起结束)

源码


本身来看跟AQS没有太大关系,跟ReentrantLock以及Condition有关系,await来阻塞。用屁股也能想出来,大家线程随便跑,跑完阻塞你,等大家跑完再释放。

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