【深入AQS原理】我畫了35張圖就是為了讓你深入 AQS


申明

此文章肝了很久,圖片較多,希望大家喜歡。

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前言

談到並發,我們不得不說AQS(AbstractQueuedSynchronizer),所謂的AQS即是抽象的隊列式的同步器,內部定義了很多鎖相關的方法,我們熟知的ReentrantLockReentrantReadWriteLockCountDownLatchSemaphore等都是基於AQS來實現的。

我們先看下AQS相關的UML圖:

image.pngimage.png

思維導圖:

image.pngimage.png

AQS實現原理

AQS中 維護了一個volatile int state(代表共享資源)和一個FIFO線程等待隊列(多線程爭用資源被阻塞時會進入此隊列)。

這里volatile能夠保證多線程下的可見性,當state=1則代表當前對象鎖已經被占有,其他線程來加鎖時則會失敗,加鎖失敗的線程會被放入一個FIFO的等待隊列中,比列會被UNSAFE.park()操作掛起,等待其他獲取鎖的線程釋放鎖才能夠被喚醒。

另外state的操作都是通過CAS來保證其並發修改的安全性。

具體原理我們可以用一張圖來簡單概括:

image.pngimage.png

AQS 中提供了很多關於鎖的實現方法,

  • getState():獲取鎖的標志state值
  • setState():設置鎖的標志state值
  • tryAcquire(int):獨占方式獲取鎖。嘗試獲取資源,成功則返回true,失敗則返回false。
  • tryRelease(int):獨占方式釋放鎖。嘗試釋放資源,成功則返回true,失敗則返回false。

這里還有一些方法並沒有列出來,接下來我們以ReentrantLock作為突破點通過源碼和畫圖的形式一步步了解AQS內部實現原理。

目錄結構

文章准備模擬多線程競爭鎖、釋放鎖的場景來進行分析AQS源碼:

三個線程(線程一、線程二、線程三)同時來加鎖/釋放鎖

目錄如下:

  • 線程一加鎖成功時AQS內部實現
  • 線程二/三加鎖失敗時AQS中等待隊列的數據模型
  • 線程一釋放鎖及線程二獲取鎖實現原理
  • 通過線程場景來講解公平鎖具體實現原理
  • 通過線程場景來講解Condition中await()signal()實現原理

這里會通過畫圖來分析每個線程加鎖、釋放鎖后AQS內部的數據結構和實現原理

場景分析

線程一加鎖成功

如果同時有三個線程並發搶占鎖,此時線程一搶占鎖成功,線程二線程三搶占鎖失敗,具體執行流程如下:

image.pngimage.png

此時AQS內部數據為:

image.pngimage.png

線程二線程三加鎖失敗:

image.pngimage.png

有圖可以看出,等待隊列中的節點Node是一個雙向鏈表,這里SIGNALNodewaitStatus屬性,Node中還有一個nextWaiter屬性,這個並未在圖中畫出來,這個到后面Condition會具體講解的。

具體看下搶占鎖代碼實現:

java.util.concurrent.locks.ReentrantLock .NonfairSync:

static final class NonfairSync extends Sync {

    final void lock() {
        if (compareAndSetState(0, 1))
            setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
        else
            acquire(1);
    }

    protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
        return nonfairTryAcquire(acquires);
    }
}

這里使用的ReentrantLock非公平鎖,線程進來直接利用CAS嘗試搶占鎖,如果搶占成功state值回被改為1,且設置對象獨占鎖線程為當前線程。如下所示:

protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
}

protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread thread) {
    exclusiveOwnerThread = thread;
}

線程二搶占鎖失敗

我們按照真實場景來分析,線程一搶占鎖成功后,state變為1,線程二通過CAS修改state變量必然會失敗。此時AQSFIFO(First In First Out 先進先出)隊列中數據如圖所示:

image.pngimage.png

我們將線程二執行的邏輯一步步拆解來看:

java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquire():

public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}

先看看tryAcquire()的具體實現:
java.util.concurrent.locks.ReentrantLock .nonfairTryAcquire():

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState();
    if (c == 0) {
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
    else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
        int nextc = c + acquires;
        if (nextc < 0)
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        setState(nextc);
        return true;
    }
    return false;
}

nonfairTryAcquire()方法中首先會獲取state的值,如果不為0則說明當前對象的鎖已經被其他線程所占有,接着判斷占有鎖的線程是否為當前線程,如果是則累加state值,這就是可重入鎖的具體實現,累加state值,釋放鎖的時候也要依次遞減state值。

如果state為0,則執行CAS操作,嘗試更新state值為1,如果更新成功則代表當前線程加鎖成功。

線程二為例,因為線程一已經將state修改為1,所以線程二通過CAS修改state的值不會成功。加鎖失敗。

線程二執行tryAcquire()后會返回false,接着執行addWaiter(Node.EXCLUSIVE)邏輯,將自己加入到一個FIFO等待隊列中,代碼實現如下:

java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.addWaiter():

private Node addWaiter(Node mode) {    
    Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
    Node pred = tail;
    if (pred != null) {
        node.prev = pred;
        if (compareAndSetTail(pred, node)) {
            pred.next = node;
            return node;
        }
    }
    enq(node);
    return node;
}

這段代碼首先會創建一個和當前線程綁定的Node節點,Node為雙向鏈表。此時等待對內中的tail指針為空,直接調用enq(node)方法將當前線程加入等待隊列尾部:

private Node enq(final Node node) {
    for (;;) {
        Node t = tail;
        if (t == null) {
            if (compareAndSetHead(new Node()))
                tail = head;
        } else {
            node.prev = t;
            if (compareAndSetTail(t, node)) {
                t.next = node;
                return t;
            }
        }
    }
}

第一遍循環時tail指針為空,進入if邏輯,使用CAS操作設置head指針,將head指向一個新創建的Node節點。此時AQS中數據:

image.pngimage.png

執行完成之后,headtailt都指向第一個Node元素。

接着執行第二遍循環,進入else邏輯,此時已經有了head節點,這里要操作的就是將線程二對應的Node節點掛到head節點后面。此時隊列中就有了兩個Node節點:

image.pngimage.png

addWaiter()方法執行完后,會返回當前線程創建的節點信息。繼續往后執行acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)
邏輯,此時傳入的參數為線程二對應的Node節點信息:

java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireQueued():

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                setHead(node);
                p.next = null;
                failed = false;
                return interrupted;
            }
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndChecknIterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    int ws = pred.waitStatus;
    if (ws == Node.SIGNAL)
        return true;
    if (ws > 0) {
        do {
            node.prev = pred = pred.prev;
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } else {
        compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
    }
    return false;
}

private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
    LockSupport.park(this);
    return Thread.interrupted();
}

acquireQueued()這個方法會先判斷當前傳入的Node對應的前置節點是否為head,如果是則嘗試加鎖。加鎖成功過則將當前節點設置為head節點,然后空置之前的head節點,方便后續被垃圾回收掉。

如果加鎖失敗或者Node的前置節點不是head節點,就會通過shouldParkAfterFailedAcquire方法
head節點的waitStatus變為了SIGNAL=-1,最后執行parkAndChecknIterrupt方法,調用LockSupport.park()掛起當前線程。

此時AQS中的數據如下圖:

image.pngimage.png

此時線程二就靜靜的待在AQS的等待隊列里面了,等着其他線程釋放鎖來喚醒它。

線程三搶占鎖失敗

看完了線程二搶占鎖失敗的分析,那么再來分析線程三搶占鎖失敗就很簡單了,先看看addWaiter(Node mode)方法:

private Node addWaiter(Node mode) {
    Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
    Node pred = tail;
    if (pred != null) {
        node.prev = pred;
        if (compareAndSetTail(pred, node)) {
            pred.next = node;
            return node;
        }
    }
    enq(node);
    return node;
}

此時等待隊列的tail節點指向線程二,進入if邏輯后,通過CAS指令將tail節點重新指向線程三。接着線程三調用enq()方法執行入隊操作,和上面線程二執行方式是一致的,入隊后會修改線程二對應的Node中的waitStatus=SIGNAL。最后線程三也會被掛起。此時等待隊列的數據如圖:

image.pngimage.png

線程一釋放鎖

現在來分析下釋放鎖的過程,首先是線程一釋放鎖,釋放鎖后會喚醒head節點的后置節點,也就是我們現在的線程二,具體操作流程如下:

image.pngimage.png

執行完后等待隊列數據如下:

image.pngimage.png

此時線程二已經被喚醒,繼續嘗試獲取鎖,如果獲取鎖失敗,則會繼續被掛起。如果獲取鎖成功,則AQS中數據如圖:

image.pngimage.png

接着還是一步步拆解來看,先看看線程一釋放鎖的代碼:

java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.release()

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

這里首先會執行tryRelease()方法,這個方法具體實現在ReentrantLock中,如果tryRelease執行成功,則繼續判斷head節點的waitStatus是否為0,前面我們已經看到過,headwaitStatueSIGNAL(-1),這里就會執行unparkSuccessor()方法來喚醒head的后置節點,也就是我們上面圖中線程二對應的Node節點。

此時看ReentrantLock.tryRelease()中的具體實現:

protected final boolean tryRelease(int releases) {
    int c = getState() - releases;
    if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
        throw new IllegalMonitorStateException();
    boolean free = false;
    if (c == 0) {
        free = true;
        setExclusiveOwnerThread(null);
    }
    setState(c);
    return free;
}

執行完ReentrantLock.tryRelease()后,state被設置成0,Lock對象的獨占鎖被設置為null。此時看下AQS中的數據:

image.pngimage.png

接着執行java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.unparkSuccessor()方法,喚醒head的后置節點:

private void unparkSuccessor(Node node) {
    int ws = node.waitStatus;
    if (ws < 0)
        compareAndSetWaitStatus(node, ws, 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;
    }
    if (s != null)
        LockSupport.unpark(s.thread);
}

這里主要是將head節點的waitStatus設置為0。

此時重新將head指針指向線程二對應的Node節點,且使用LockSupport.unpark方法來喚醒線程二

被喚醒的線程二會接着嘗試獲取鎖,用CAS指令修改state數據。
執行完成后可以查看AQS中數據:

image.pngimage.png

此時線程二被喚醒,線程二接着之前被park的地方繼續執行,繼續執行acquireQueued()方法。

線程二喚醒繼續加鎖

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                setHead(node);
                p.next = null;
                failed = false;
                return interrupted;
            }
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

此時線程二被喚醒,繼續執行for循環,判斷線程二的前置節點是否為head,如果是則繼續使用tryAcquire()方法來嘗試獲取鎖,其實就是使用CAS操作來修改state值,如果修改成功則代表獲取鎖成功。接着將線程二設置為head節點,然后空置之前的head節點數據,被空置的節點數據等着被垃圾回收

此時線程二獲取鎖成功,AQS中隊列數據如下:

image.pngimage.png

等待隊列中的數據都等待着被垃圾回收。

線程二釋放鎖/線程三加鎖

線程二釋放鎖時,會喚醒被掛起的線程三,流程和上面大致相同,被喚醒的線程三會再次嘗試加鎖,具體代碼可以參考上面內容。具體流程圖如下:

image.pngimage.png

此時AQS中隊列數據如圖:

image.pngimage.png

公平鎖實現原理

上面所有的加鎖場景都是基於非公平鎖來實現的,非公平鎖ReentrantLock的默認實現,那我們接着來看一下公平鎖的實現原理,這里先用一張圖來解釋公平鎖非公平鎖的區別:

非公平鎖執行流程:

image.pngimage.png

這里我們還是用之前的線程模型來舉例子,當線程二釋放鎖的時候,喚醒被掛起的線程三線程三執行tryAcquire()方法使用CAS操作來嘗試修改state值,如果此時又來了一個線程四也來執行加鎖操作,同樣會執行tryAcquire()方法。

這種情況就會出現競爭,線程四如果獲取鎖成功,線程三仍然需要待在等待隊列中被掛起。這就是所謂的非公平鎖線程三辛辛苦苦排隊等到自己獲取鎖,卻眼巴巴的看到線程四插隊獲取到了鎖。

公平鎖執行流程:

image.pngimage.png

公平鎖在加鎖的時候,會先判斷AQS等待隊列中是存在節點,如果存在節點則會直接入隊等待,具體代碼如下.

公平鎖在獲取鎖是也是首先會執行acquire()方法,只不過公平鎖單獨實現了tryAcquire()方法:

#java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquire():

public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}

這里會執行ReentrantLock中公平鎖的tryAcquire()方法

#java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.FairSync.tryAcquire():

static final class FairSync extends Sync {
    protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
        final Thread current = Thread.currentThread();
        int c = getState();
        if (c == 0) {
            if (!hasQueuedPredecessors() &&
                compareAndSetState(0, acquires)) {
                setExclusiveOwnerThread(current);
                return true;
            }
        }
        else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
            int nextc = c + acquires;
            if (nextc < 0)
                throw new Error("Maximum lock count exceeded");
            setState(nextc);
            return true;
        }
        return false;
    }
}

這里會先判斷state值,如果不為0且獲取鎖的線程不是當前線程,直接返回false代表獲取鎖失敗,被加入等待隊列。如果是當前線程則可重入獲取鎖。

如果state=0則代表此時沒有線程持有鎖,執行hasQueuedPredecessors()判斷AQS等待隊列中是否有元素存在,如果存在其他等待線程,那么自己也會加入到等待隊列尾部,做到真正的先來后到,有序加鎖。具體代碼如下:

#java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.hasQueuedPredecessors():

public final boolean hasQueuedPredecessors() {
    Node t = tail;
    Node h = head;
    Node s;
    return h != t &&
        ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
}

這段代碼很有意思,返回false代表隊列中沒有節點或者僅有一個節點是當前線程創建的節點。返回true則代表隊列中存在等待節點,當前線程需要入隊等待。

image.pngimage.png

先判斷head是否等於tail,如果隊列中只有一個Node節點,那么head會等於tail

接着判斷(s = h.next) == null,這種屬於一種極端情況,在enq()入隊操作中,此時不是原子性操作,可能存在這種情況:

YcAPpD.pngYcAPpD.png

在第一個紅框處,例如 線程一 執行完成,此時head已經有值,而還未執行tail=head的時候,此時 線程二 判斷 head != tail成立。而接着 線程一 執行完第二個紅框處,此時tail = node,但是並未將head.next指向node。而這時 線程二 就會得到head.next == null成立,直接返回true。這種情況代表有節點正在做入隊操作。

如果head.next不為空,那么接着判斷head.next節點是否為當前線程,如果不是則返回false。大家要記清楚,返回false代表FIFO隊列中沒有等待獲取鎖的節點,此時線程可以直接嘗試獲取鎖,如果返回true代表有等待線程,當前線程如要入隊排列,這就是體現公平鎖的地方。

非公平鎖公平鎖的區別:
非公平鎖性能高於公平鎖性能。非公平鎖可以減少CPU喚醒線程的開銷,整體的吞吐效率會高點,CPU也不必取喚醒所有線程,會減少喚起線程的數量

非公平鎖性能雖然優於公平鎖,但是會存在導致線程飢餓的情況。在最壞的情況下,可能存在某個線程一直獲取不到鎖。不過相比性能而言,飢餓問題可以暫時忽略,這可能就是ReentrantLock默認創建非公平鎖的原因之一了。

Condition實現原理

Condition簡介

上面已經介紹了AQS所提供的核心功能,當然它還有很多其他的特性,這里我們來繼續說下Condition這個組件。

Condition是在java 1.5中才出現的,它用來替代傳統的Objectwait()notify()實現線程間的協作,相比使用Objectwait()notify(),使用Condition中的await()signal()這種方式實現線程間協作更加安全和高效。因此通常來說比較推薦使用Condition

其中AbstractQueueSynchronizer中實現了Condition中的方法,主要對外提供awaite(Object.wait())signal(Object.notify())調用。

Condition Demo示例

使用示例代碼:

/**
 * ReentrantLock 實現源碼學習
 * @author 一枝花算不算浪漫
 * @date 2020/4/28 7:20
 */
public class ReentrantLockDemo {
    static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) {
        Condition condition = lock.newCondition();

        new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try {
                System.out.println("線程一加鎖成功");
                System.out.println("線程一執行await被掛起");
                condition.await();
                System.out.println("線程一被喚醒成功");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
                System.out.println("線程一釋放鎖成功");
            }
        }).start();

        new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try {
                System.out.println("線程二加鎖成功");
                condition.signal();
                System.out.println("線程二喚醒線程一");
            } finally {
                lock.unlock();
                System.out.println("線程二釋放鎖成功");
            }
        }).start();
    }
}

執行結果如下圖:

image.pngimage.png

這里線程一先獲取鎖,然后使用await()方法掛起當前線程並釋放鎖線程二獲取鎖后使用signal喚醒線程一

Condition實現原理圖解

我們還是用上面的demo作為實例,執行的流程如下:

image.pngimage.png

線程一執行await()方法:

先看下具體的代碼實現,#java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject.await()

 public final void await() throws InterruptedException {
    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
    Node node = addConditionWaiter();
    int savedState = fullyRelease(node);
    int interruptMode = 0;
    while (!isOnSyncQueue(node)) {
        LockSupport.park(this);
        if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
            break;
    }
    if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
        interruptMode = REINTERRUPT;
    if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
        unlinkCancelledWaiters();
    if (interruptMode != 0)
        reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}

await()方法中首先調用addConditionWaiter()將當前線程加入到Condition隊列中。

執行完后我們可以看下Condition隊列中的數據:

image.pngimage.png

具體實現代碼為:

private Node addConditionWaiter() {
    Node t = lastWaiter;
    if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {
        unlinkCancelledWaiters();
        t = lastWaiter;
    }
    Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION);
    if (t == null)
        firstWaiter = node;
    else
        t.nextWaiter = node;
    lastWaiter = node;
    return node;
}

這里會用當前線程創建一個Node節點,waitStatusCONDITION。接着會釋放該節點的鎖,調用之前解析過的release()方法,釋放鎖后此時會喚醒被掛起的線程二線程二會繼續嘗試獲取鎖。

接着調用isOnSyncQueue()方法是判斷當前的線程節點是不是在同步隊列中,因為上一步已經釋放了鎖,也就是說此時可能有線程已經獲取鎖同時可能已經調用了singal()方法,如果已經喚醒,那么就不應該park了,而是退出while方法,從而繼續爭搶鎖。

此時線程一被掛起,線程二獲取鎖成功。

具體流程如下圖:

image.pngimage.png

線程二執行signal()方法:

首先我們考慮下線程二已經獲取到鎖,此時AQS等待隊列中已經沒有了數據。

接着就來看看線程二喚醒線程一的具體執行流程:

public final void signal() {
    if (!isHeldExclusively())
        throw new IllegalMonitorStateException();
    Node first = firstWaiter;
    if (first != null)
        doSignal(first);
}

先判斷當前線程是否為獲取鎖的線程,如果不是則直接拋出異常。
接着調用doSignal()方法來喚醒線程。

private void doSignal(Node first) {
    do {
        if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
            lastWaiter = null;
        first.nextWaiter = null;
    } while (!transferForSignal(first) &&
             (first = firstWaiter) != null);
}

final boolean transferForSignal(Node node) {
    if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
        return false;

    Node p = enq(node);
    int ws = p.waitStatus;
    if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
        LockSupport.unpark(node.thread);
    return true;
}

/**
 * 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;
            }
        }
    }
}

這里先從transferForSignal()方法來看,通過上面的分析我們知道Condition隊列中只有線程一創建的一個Node節點,且waitStatueCONDITION,先通過CAS修改當前節點waitStatus為0,然后執行enq()方法將當前線程加入到等待隊列中,並返回當前線程的前置節點。

加入等待隊列的代碼在上面也已經分析過,此時等待隊列中數據如下圖:

image.pngimage.png

接着開始通過CAS修改當前節點的前置節點waitStatusSIGNAL,並且喚醒當前線程。此時AQS中等待隊列數據為:

image.pngimage.png

線程一被喚醒后,繼續執行await()方法中的while循環。

public final void await() throws InterruptedException {
    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
    Node node = addConditionWaiter();
    int savedState = fullyRelease(node);
    int interruptMode = 0;
    while (!isOnSyncQueue(node)) {
        LockSupport.park(this);
        if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
            break;
    }
    if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
        interruptMode = REINTERRUPT;
    if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
        unlinkCancelledWaiters();
    if (interruptMode != 0)
        reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}

因為此時線程一的waitStatus已經被修改為0,所以執行isOnSyncQueue()方法會返回false。跳出while循環。

接着執行acquireQueued()方法,這里之前也有講過,嘗試重新獲取鎖,如果獲取鎖失敗繼續會被掛起。直到另外線程釋放鎖才被喚醒。

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                setHead(node);
                p.next = null;
                failed = false;
                return interrupted;
            }
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

此時線程一的流程都已經分析完了,等線程二釋放鎖后,線程一會繼續重試獲取鎖,流程到此終結。

Condition總結

我們總結下Condition和wait/notify的比較:

  • Condition可以精准的對多個不同條件進行控制,wait/notify只能和synchronized關鍵字一起使用,並且只能喚醒一個或者全部的等待隊列;

  • Condition需要使用Lock進行控制,使用的時候要注意lock()后及時的unlock(),Condition有類似於await的機制,因此不會產生加鎖方式而產生的死鎖出現,同時底層實現的是park/unpark的機制,因此也不會產生先喚醒再掛起的死鎖,一句話就是不會產生死鎖,但是wait/notify會產生先喚醒再掛起的死鎖。

總結

這里用了一步一圖的方式結合三個線程依次加鎖/釋放鎖來展示了ReentrantLock的實現方式和實現原理,而ReentrantLock底層就是基於AQS實現的,所以我們也對AQS有了深刻的理解。

另外還介紹了公平鎖非公平鎖的實現原理,Condition的實現原理,基本上都是使用源碼+繪圖的講解方式,盡量讓大家更容易去理解。

參考資料:

    1. 打通 Java 任督二脈 —— 並發數據結構的基石
      https://juejin.im/post/5c11d6376fb9a049e82b6253
    2. Java並發之AQS詳解https://www.cnblogs.com/waterystone/p/4920797.html


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