`

ReentrantLock 源码分析(一)

    博客分类:
  • java
 
阅读更多

JDK 1.7.55

1, ReentrantLock 有一个内部类, 具体的操作是通过这个内部类来操作的。这个内部类就是同步器Sync, Sync是抽象类, 代码如下:

 

abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer, 而AbstractQueuedSynchronizer 简称 AQS,继承关系如下:

 

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer

    extends AbstractOwnableSynchronizer

    implements java.io.Serializable

 

下面我们看下 AbstractOwnableSynchronizer 的代码

 

public abstract class AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {

    /** Use serial ID even though all fields transient. */
    private static final long serialVersionUID = 3737899427754241961L;

    /**
     * Empty constructor for use by subclasses.
     */
    protected AbstractOwnableSynchronizer() { }

    /**
     * The current owner of exclusive mode synchronization.
     */
    private transient Thread exclusiveOwnerThread;

    /**
     * Sets the thread that currently owns exclusive access. A
     * <tt>null</tt> argument indicates that no thread owns access.
     * This method does not otherwise impose any synchronization or
     * <tt>volatile</tt> field accesses.
     */
    protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread t) {
        exclusiveOwnerThread = t;
    }

    /**
     * Returns the thread last set by
     * <tt>setExclusiveOwnerThread</tt>, or <tt>null</tt> if never
     * set.  This method does not otherwise impose any synchronization
     * or <tt>volatile</tt> field accesses.
     * @return the owner thread
     */
    protected final Thread getExclusiveOwnerThread() {
        return exclusiveOwnerThread;
    }
}

 

 

上面我们看到的这个抽象的同步器只是有一个私有的属性 exclusiveOwnerThread。 这个地方有两个修饰符:

private  transient , private 表示除自己外,任何人不可以直接使用; transient 表示这个字段

不是串行化的一部分。 后台面的set和get方法,都是protected final 来修饰的, 这个表示子类

可以使用这个方法, 但是不能重载这个方法, 也就是不能修改这个方法。还有就是私有的构造

方法,表示这个抽象类是不能直接new来生成的。

 

 

2, AbstractQueuedSynchronizer 

这个类根据字面理解,也是一个抽象的同步器, 只不过是队列式的。在分析这个对象之前,需要分析它的一个内部类,就是 Node, 代码如下:

 

static final class Node {
        /** Marker to indicate a node is waiting in shared mode */
        static final Node SHARED = new Node();
        /** Marker to indicate a node is waiting in exclusive mode */
        static final Node EXCLUSIVE = null;

        /** waitStatus value to indicate thread has cancelled */
        static final int CANCELLED =  1;
        /** waitStatus value to indicate successor's thread needs unparking */
        static final int SIGNAL    = -1;
        /** waitStatus value to indicate thread is waiting on condition */
        static final int CONDITION = -2;
        /**
         * waitStatus value to indicate the next acquireShared should
         * unconditionally propagate
         */
        static final int PROPAGATE = -3;

        /**
         * Status field, taking on only the values:
         *   SIGNAL:     The successor of this node is (or will soon be)
         *               blocked (via park), so the current node must
         *               unpark its successor when it releases or
         *               cancels. To avoid races, acquire methods must
         *               first indicate they need a signal,
         *               then retry the atomic acquire, and then,
         *               on failure, block.
         *   CANCELLED:  This node is cancelled due to timeout or interrupt.
         *               Nodes never leave this state. In particular,
         *               a thread with cancelled node never again blocks.
         *   CONDITION:  This node is currently on a condition queue.
         *               It will not be used as a sync queue node
         *               until transferred, at which time the status
         *               will be set to 0. (Use of this value here has
         *               nothing to do with the other uses of the
         *               field, but simplifies mechanics.)
         *   PROPAGATE:  A releaseShared should be propagated to other
         *               nodes. This is set (for head node only) in
         *               doReleaseShared to ensure propagation
         *               continues, even if other operations have
         *               since intervened.
         *   0:          None of the above
         *
         * The values are arranged numerically to simplify use.
         * Non-negative values mean that a node doesn't need to
         * signal. So, most code doesn't need to check for particular
         * values, just for sign.
         *
         * The field is initialized to 0 for normal sync nodes, and
         * CONDITION for condition nodes.  It is modified using CAS
         * (or when possible, unconditional volatile writes).
         */
        volatile int waitStatus;

        /**
         * Link to predecessor node that current node/thread relies on
         * for checking waitStatus. Assigned during enqueing, and nulled
         * out (for sake of GC) only upon dequeuing.  Also, upon
         * cancellation of a predecessor, we short-circuit while
         * finding a non-cancelled one, which will always exist
         * because the head node is never cancelled: A node becomes
         * head only as a result of successful acquire. A
         * cancelled thread never succeeds in acquiring, and a thread only
         * cancels itself, not any other node.
         */
        volatile Node prev;

        /**
         * Link to the successor node that the current node/thread
         * unparks upon release. Assigned during enqueuing, adjusted
         * when bypassing cancelled predecessors, and nulled out (for
         * sake of GC) when dequeued.  The enq operation does not
         * assign next field of a predecessor until after attachment,
         * so seeing a null next field does not necessarily mean that
         * node is at end of queue. However, if a next field appears
         * to be null, we can scan prev's from the tail to
         * double-check.  The next field of cancelled nodes is set to
         * point to the node itself instead of null, to make life
         * easier for isOnSyncQueue.
         */
        volatile Node next;

        /**
         * The thread that enqueued this node.  Initialized on
         * construction and nulled out after use.
         */
        volatile Thread thread;

        /**
         * Link to next node waiting on condition, or the special
         * value SHARED.  Because condition queues are accessed only
         * when holding in exclusive mode, we just need a simple
         * linked queue to hold nodes while they are waiting on
         * conditions. They are then transferred to the queue to
         * re-acquire. And because conditions can only be exclusive,
         * we save a field by using special value to indicate shared
         * mode.
         */
        Node nextWaiter;

        /**
         * Returns true if node is waiting in shared mode
         */
        final boolean isShared() {
            return nextWaiter == SHARED;
        }

        /**
         * Returns previous node, or throws NullPointerException if null.
         * Use when predecessor cannot be null.  The null check could
         * be elided, but is present to help the VM.
         *
         * @return the predecessor of this node
         */
        final Node predecessor() throws NullPointerException {
            Node p = prev;
            if (p == null)
                throw new NullPointerException();
            else
                return p;
        }

        Node() {    // Used to establish initial head or SHARED marker
        }

        Node(Thread thread, Node mode) {     // Used by addWaiter
            this.nextWaiter = mode;
            this.thread = thread;
        }

        Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
            this.waitStatus = waitStatus;
            this.thread = thread;
        }
    }

 

这个Node其实就是一个自旋锁的队列,不是用这个来阻塞同步器,而是用它来保存节点种原来线程的一些信息。status这个字段来表示当前节点的线程是否需要阻塞,一个节点只有当它的前任被释放后才能唤醒,每个节点就想一个等待唤醒的监视器。STATUS 字段并不能保证能够得到锁, 队列里的第一个现成可以获得锁, 但是并不能保证能够得到锁,只是说它有竞争的权利。所以当前释放竞争锁的线程有可能灰重新等待。锁的结构如下:

            +------+  prev +-----+       +-----+

   head |          | <---- |         | <---- |       |  tail

            +------+       +-----+       +-----+

进队列,是需要添加到尾部,出队列,从头部开始。入队列需要原子性的操作,当然出队列也需要原子性的操作。

CLH队列需要有一个虚拟的头节点,我们这里并没有在构造的时候去创建,而是第一次使用的时候创建,这个能够在没有使用的时候可以提高效率。

prev指向的节点主要是用来处理取消操作的,如果节点被取消了,它的下个节点需要重新链到一个还没有取消的节点上面。

还用next的指向来实现阻塞的机制,每个节点对应的线程id都保存在节点内部,所以一个前任的节点表明下个节点需要唤醒,这个时候就需要用到这个next的指向来决定是那个线程需要唤醒。这个决定的过程,要避免和新增继任节点的竞争,怎样避免呢?是通过自动更新tail的指向,一直到这个节点的继任者为空。

 

 

这个时候的问题是: Node自己有对应的 prev 和 next  以及 waitStatus, 而且这三个属性都世 volatile 类型的,还有就是每个Node都有自己对应的线程,还有一个 nextWaiter。volatile 保证线程的写操作对其他线程是立即可见的, 但是不能保证操作的原子性, volatile只能保证他们写入的是同一块内存,但也有可能是写入脏数据synchronized 是用来修饰方法的,volatile 是用来修饰变量的。此处不理解的还有为什么有nextwaiter这个字段,还有 prev 和 next 两个属性。 根据里下面的代码推断Node应该是属于两种不同的模式,一种是等待的队列,一种条件队列,还有一种是默认的模式。具体代码参考上面的Node的三种构造方法。

 

对应的 AbstractQueuedSynchronizer 也有自己的 head 、tail 、state 属性,为什么它也有自己的头和伟,而且还是  transient volatile 类型的, 用transient 来修饰的变量,表明这个属性不会作为序列化的一部分。

 

 

 

 

 

 关于CLH自旋锁队列

 

http://blog.csdn.net/aesop_wubo/article/details/7533186

http://blog.csdn.net/aesop_wubo/article/details/7538934

http://christmaslin.iteye.com/blog/856395

http://blog.csdn.net/chen77716/article/details/6641477

 

 

 

分享到:
评论

相关推荐

    ReentrantLock源码分析

    ### ReentrantLock源码分析 #### 一、ReentrantLock简介 ReentrantLock是一个基于`AbstractQueuedSynchronizer`(AQS)实现的高级锁工具类。与传统的synchronized关键字相比,ReentrantLock提供了更多控制手段,比如...

    7、深入理解AQS独占锁之ReentrantLock源码分析(1).pdf

    ### 三、ReentrantLock源码分析 #### 3.1 ReentrantLock介绍 ReentrantLock是一种基于AQS框架实现的可重入锁。它可以显式地控制锁的获取和释放,并提供了公平性和非公平性两种获取策略。此外,ReentrantLock还支持...

    Java并发之ReentrantLock类源码解析

    ReentrantLock类的源码分析对理解Java并发机制非常重要。本文将对ReentrantLock类的源码进行详细分析,涵盖ReentrantLock的继承关系、构造方法、锁机制、加锁和解锁机制等方面。 ReentrantLock的继承关系 ...

    Java并发系列之ReentrantLock源码分析

    Java并发系列之ReentrantLock源码分析 ReentrantLock是Java 5.0中引入的一种新的加锁机制,它实现了Lock接口,并提供了与synchronized相同的互斥性和内存可见性。ReentrantLock的底层实现是通过AQS来实现多线程同步...

    第五章 ReentrantLock源码解析1--获得非公平锁与公平锁lock()1

    7. **源码分析** 在深入源码之前,我们需要对获取锁的整体流程有一个大致的理解。ReentrantLock的`lock()`方法调用`Sync`的`lock()`,然后由`NonfairSync`或`FairSync`完成具体的锁获取逻辑。这个过程中涉及到的...

    AQS源码分析 (1).pdf

    接下来,我们来具体分析一下AQS的源码。AQS中定义了一个名为state的volatile变量,用于表示同步状态。这个变量有三种操作方法:getstate()、setstate()和compareAndSetState(),分别用于获取、设置和原子性地更新...

    图灵Java高级互联网架构师第6期并发编程专题笔记.zip

    09-深入理解AQS之独占锁ReentrantLock源码分析-fox 10-深入理解AQS之Semaphorer&CountDownLatch&CyclicBarrie详解-fox 11-深入理解AQS之CyclicBarrier&ReentrantReadWriteLock详解-fox 12-深入理解AQS之...

    ReentrantLock代码剖析之ReentrantLock_lock

    在本文中,我们将深入分析`ReentrantLock`的`lock()`方法,理解其内部机制,包括锁的获取、释放以及公平性和非公平性的实现。 首先,`ReentrantLock`的`lock()`方法很简单,它只是调用了内部类`Sync`的`lock()`方法...

    Java并发控制机制ReentrantLock详解与synchronized对比分析

    并通过源码解读,阐述了线程如何获取和释放锁的具体流程。 适合人群:具有一定的Java编程基础,对并发编程感兴趣的软件开发人员。 使用场景及目标:适用于需要深入了解Java并发控制机制,特别是希望在实际项目中选择...

    java并发容器CopyOnWriteArrayList实现原理及源码分析

    Java并发容器CopyOnWriteArrayList实现原理及源码分析 Java并发容器CopyOnWriteArrayList是Java并发包中提供的一个并发容器,实现了线程安全且读操作无锁的ArrayList,写操作则通过创建底层数组的新副本来实现。...

    Java并发系列之AbstractQueuedSynchronizer源码分析(条件队列)

    在本篇中,我们将深入分析AQS的条件队列,它是实现高级同步机制如`ReentrantLock`和`CountDownLatch`的关键部分。 条件队列是AQS中与`Condition`接口相关的部分,它允许线程在满足特定条件时等待,而不是简单地阻塞...

    Java源码分析及个人总结

    Java源码分析是软件开发过程中一个重要的学习环节,它能帮助开发者深入理解代码背后的逻辑,提升编程技巧,以及优化程序性能。在这个过程中,我们通常会关注类的设计、算法的应用、数据结构的选择,以及如何利用Java...

    Java源码解析之可重入锁ReentrantLock

    通过对ReentrantLock的源码分析,我们可以更好地理解ReentrantLock的实现机制和使用场景,从而更好地应用于实际开发中。 知识点: 1. ReentrantLock是一个可重入锁,它和synchronized的方法和代码有着相同的行为和...

    带你看看Java的锁(一)-ReentrantLock

    带你看看Javad的锁-ReentrantLock前言ReentrantLock简介Synchronized对比用法源码分析代码结构方法分析SyncNonfairSyncFairSync非公平锁VS公平锁什么是公平非公平ReentrantLockReentrantLock的构造函数lock加锁方法...

    java并发源码分析之实战编程

    "java并发源码分析之实战编程"这个主题深入探讨了Java平台上的并发处理机制,旨在帮助开发者理解并有效地利用这些机制来提高程序性能和可扩展性。在这个专题中,我们将围绕Java并发库、线程管理、锁机制、并发容器...

    Java 多线程与并发(11-26)-JUC锁- ReentrantLock详解.pdf

    **源码分析** ReentrantLock类实现了Lock接口,提供了lock()、unlock()等方法。Sync类是内部抽象类,继承自AQS,它有两个子类NonfairSync和FairSync。Sync类中有lock()抽象方法,以及nonfairTryAcquire()和...

    ArrayBlockingQueue源码分析.docx

    下面我们将深入分析其主要的实现机制、方法以及源码。 1. **数据结构与容量** `ArrayBlockingQueue` 内部使用一个数组 `items` 来存储元素,因此它的容量在创建时就需要指定,且不可改变。这个容量限制确保了队列...

    7 AQS源码分析.docx

    本文将详细分析AQS的源码,探讨其工作机制,以及在Java中如何实现不同类型的锁。 首先,我们需要了解锁的基本类型。在Java中,锁主要分为两类:悲观锁和乐观锁。悲观锁认为并发操作会导致数据不一致,因此在操作...

    Java并发包源码分析(JDK1.8)

    Java并发包源码分析(JDK1.8):囊括了java.util.concurrent包中大部分类的源码分析,其中涉及automic包,locks包(AbstractQueuedSynchronizer、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、LockSupport等),queue...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics