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JDK1.8原始碼分析之AbstractQueuedSynchronizer

一、前言

  在鎖框架中,AbstractQueuedSynchronizer抽象類可以毫不誇張的說,佔據著核心地位,它提供了一個基於FIFO佇列,可以用於構建鎖或者其他相關同步裝置的基礎框架。所以很有必要好好分析。

二、AbstractQueuedSynchronizer資料結構

  分析類,首先就要分析底層採用了何種資料結構,抓住核心點進行分析,經過分析可知,AbstractQueuedSynchronizer類的資料結構如下

  

  說明:AbstractQueuedSynchronizer類底層的資料結構是使用雙向連結串列,是佇列的一種實現,故也可看成是佇列,其中Sync queue,即同步佇列,是雙向連結串列,包括head結點和tail結點,head結點主要用作後續的排程。而Condition queue不是必須的,其是一個單向連結串列,只有當使用Condition時,才會存在此單向連結串列。並且可能會有多個Condition queue。

三、AbstractQueuedSynchronizer原始碼分析

  3.1 類的繼承關係  

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
    extends AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable

  說明:從類繼承關係可知,AbstractQueuedSynchronizer繼承自AbstractOwnableSynchronizer抽象類,並且實現了Serializable介面,可以進行序列化。而AbstractOwnableSynchronizer抽象類的原始碼如下 

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  說明:AbstractOwnableSynchronizer抽象類中,可以設定獨佔資源執行緒和獲取獨佔資源執行緒。分別為setExclusiveOwnerThread與getExclusiveOwnerThread方法,這兩個方法會被子類呼叫。

  3.2 類的內部類

  AbstractQueuedSynchronizer類有兩個內部類,分別為Node類與ConditionObject類。下面分別做介紹。

  1. Node類   

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static final class Node {
        // 模式,分為共享與獨佔
        // 共享模式
        static final Node SHARED = new Node();
        // 獨佔模式
        static final Node EXCLUSIVE = null;        
        // 結點狀態
        // CANCELLED,值為1,表示當前的執行緒被取消
        // SIGNAL,值為-1,表示當前節點的後繼節點包含的執行緒需要執行,也就是unpark
        // CONDITION,值為-2,表示當前節點在等待condition,也就是在condition佇列中
        // PROPAGATE,值為-3,表示當前場景下後續的acquireShared能夠得以執行
        // 值為0,表示當前節點在sync佇列中,等待著獲取鎖
        static final int CANCELLED =  1;
        static final int SIGNAL    = -1;
        static final int CONDITION = -2;
        static final int PROPAGATE = -3;        

        // 結點狀態
        volatile int waitStatus;        
        // 前驅結點
        volatile Node prev;    
        // 後繼結點
        volatile Node next;        
        // 結點所對應的執行緒
        volatile Thread thread;        
        // 下一個等待者
        Node nextWaiter;
        
        // 結點是否在共享模式下等待
        final boolean isShared() {
            return nextWaiter == SHARED;
        }
        
        // 獲取前驅結點,若前驅結點為空,丟擲異常
        final Node predecessor() throws NullPointerException {
            // 儲存前驅結點
            Node p = prev; 
            if (p == null) // 前驅結點為空,丟擲異常
                throw new NullPointerException();
            else // 前驅結點不為空,返回
                return p;
        }
        
        // 無參建構函式
        Node() {    // Used to establish initial head or SHARED marker
        }
        
        // 建構函式
         Node(Thread thread, Node mode) {    // Used by addWaiter
            this.nextWaiter = mode;
            this.thread = thread;
        }
        
        // 建構函式
        Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
            this.waitStatus = waitStatus;
            this.thread = thread;
        }
    }

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  說明:每個執行緒被阻塞的執行緒都會被封裝成一個Node結點,放入佇列。每個節點包含了一個Thread型別的引用,並且每個節點都存在一個狀態,具體狀態如下。

  ① CANCELLED,值為1,表示當前的執行緒被取消。

  ② SIGNAL,值為-1,表示當前節點的後繼節點包含的執行緒需要執行,需要進行unpark操作。

  ③ CONDITION,值為-2,表示當前節點在等待condition,也就是在condition queue中。

  ④ PROPAGATE,值為-3,表示當前場景下後續的acquireShared能夠得以執行。

  ⑤ 值為0,表示當前節點在sync queue中,等待著獲取鎖。

  2. ConditionObject類  

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  說明:此類實現了Condition介面,Condition介面定義了條件操作規範,具體如下 

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  說明:Condition介面中定義了await、signal函式,用來等待條件、釋放條件。之後會詳細分析CondtionObject的原始碼。

  3.3 類的屬性  

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  說明:屬性中包含了頭結點head,尾結點tail,狀態state、自旋時間spinForTimeoutThreshold,還有AbstractQueuedSynchronizer抽象的屬性在記憶體中的偏移地址,通過該偏移地址,可以獲取和設定該屬性的值,同時還包括一個靜態初始化塊,用於載入記憶體偏移地址。

  3.4 類的建構函式  

protected AbstractQueuedSynchronizer() { }    

  說明:此類建構函式為從抽象建構函式,供子類呼叫。

  3.5 類的核心函式

  1. acquire函式

  該函式以獨佔模式獲取(資源),忽略中斷,即執行緒在aquire過程中,中斷此執行緒是無效的。原始碼如下 

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

  由上述原始碼可以知道,當一個執行緒呼叫acquire時,呼叫方法流程如下。

  

  說明:

  ① 首先呼叫tryAcquire函式,呼叫此方法的執行緒會試圖在獨佔模式下獲取物件狀態。此方法應該查詢是否允許它在獨佔模式下獲取物件狀態,如果允許,則獲取它。在AbstractQueuedSynchronizer原始碼中預設會丟擲一個異常,即需要子類去重寫此函式完成自己的邏輯。之後會進行分析。

  ② 若tryAcquire失敗,則呼叫addWaiter函式,addWaiter函式完成的功能是將呼叫此方法的執行緒封裝成為一個結點並放入Sync queue。

  ③ 呼叫acquireQueued函式,此函式完成的功能是Sync queue中的結點不斷嘗試獲取資源,若成功,則返回true,否則,返回false。

  由於tryAcquire預設實現是丟擲異常,所以此時,不進行分析,之後會結合一個例子進行分析。

  首先分析addWaiter函式

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// 新增等待者
    private Node addWaiter(Node mode) {
        // 新生成一個結點,預設為獨佔模式
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
        // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
        // 儲存尾結點
        Node pred = tail;
        if (pred != null) { // 尾結點不為空,即已經被初始化
            // 將node結點的prev域連線到尾結點
            node.prev = pred; 
            if (compareAndSetTail(pred, node)) { // 比較pred是否為尾結點,是則將尾結點設定為node 
                // 設定尾結點的next域為node
                pred.next = node;
                return node; // 返回新生成的結點
            }
        }
        enq(node); // 尾結點為空(即還沒有被初始化過),或者是compareAndSetTail操作失敗,則入佇列
        return node;
    }

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  說明:addWaiter函式使用快速新增的方式往sync queue尾部新增結點,如果sync queue佇列還沒有初始化,則會使用enq插入佇列中,enq方法原始碼如下 

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// 入佇列
    private Node enq(final Node node) {
        for (;;) { // 無限迴圈,確保結點能夠成功入佇列
            // 儲存尾結點
            Node t = tail;
            if (t == null) { // 尾結點為空,即還沒被初始化
                if (compareAndSetHead(new Node())) // 頭結點為空,並設定頭結點為新生成的結點
                    tail = head; // 頭結點與尾結點都指向同一個新生結點
            } else { // 尾結點不為空,即已經被初始化過
                // 將node結點的prev域連線到尾結點
                node.prev = t; 
                if (compareAndSetTail(t, node)) { // 比較結點t是否為尾結點,若是則將尾結點設定為node
                    // 設定尾結點的next域為node
                    t.next = node; 
                    return t; // 返回尾結點
                }
            }
        }
    }

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  說明:enq函式會使用無限迴圈來確保節點的成功插入。

  現在,分析acquireQueue函式。其原始碼如下

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// sync佇列中的結點在獨佔且忽略中斷的模式下獲取(資源)
    final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
        // 標誌
        boolean failed = true;
        try {
            // 中斷標誌
            boolean interrupted = false;
            for (;;) { // 無限迴圈
                // 獲取node節點的前驅結點
                final Node p = node.predecessor(); 
                if (p == head && tryAcquire(arg)) { // 前驅為頭結點並且成功獲得鎖
                    setHead(node); // 設定頭結點
                    p.next = null; // help GC
                    failed = false; // 設定標誌
                    return interrupted; 
                }
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                    parkAndCheckInterrupt())
                    interrupted = true;
            }
        } finally {
            if (failed)
                cancelAcquire(node);
        }
    }

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   說明:首先獲取當前節點的前驅節點,如果前驅節點是頭結點並且能夠獲取(資源),代表該當前節點能夠佔有鎖,設定頭結點為當前節點,返回。否則,呼叫shouldParkAfterFailedAcquire和parkAndCheckInterrupt函式,首先,我們看shouldParkAfterFailedAcquire函式,程式碼如下

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// 當獲取(資源)失敗後,檢查並且更新結點狀態
    private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
        // 獲取前驅結點的狀態
        int ws = pred.waitStatus;
        if (ws == Node.SIGNAL) // 狀態為SIGNAL,為-1
            /*
             * This node has already set status asking a release
             * to signal it, so it can safely park.
             */
            // 可以進行park操作
            return true; 
        if (ws > 0) { // 表示狀態為CANCELLED,為1
            /*
             * Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and
             * indicate retry.
             */
            do {
                node.prev = pred = pred.prev;
            } while (pred.waitStatus > 0); // 找到pred結點前面最近的一個狀態不為CANCELLED的結點
            // 賦值pred結點的next域
            pred.next = node; 
        } else { // 為PROPAGATE -3 或者是0 表示無狀態,(為CONDITION -2時,表示此節點在condition queue中) 
            /*
             * waitStatus must be 0 or PROPAGATE.  Indicate that we
             * need a signal, but don't park yet.  Caller will need to
             * retry to make sure it cannot acquire before parking.
             */
            // 比較並設定前驅結點的狀態為SIGNAL
            compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL); 
        }
        // 不能進行park操作
        return false;
    }

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  說明:只有當該節點的前驅結點的狀態為SIGNAL時,才可以對該結點所封裝的執行緒進行park操作。否則,將不能進行park操作。再看parkAndCheckInterrupt函式,原始碼如下

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// 進行park操作並且返回該執行緒是否被中斷
    private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
        // 在許可可用之前禁用當前執行緒,並且設定了blocker
        LockSupport.park(this);
        return Thread.interrupted(); // 當前執行緒是否已被中斷,並清除中斷標記位
    }

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  說明:parkAndCheckInterrupt函式裡的邏輯是首先執行park操作,即禁用當前執行緒,然後返回該執行緒是否已經被中斷。再看final塊中的cancelAcquire函式,其原始碼如下

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// 取消繼續獲取(資源)
    private void cancelAcquire(Node node) {
        // Ignore if node doesn't exist
        // node為空,返回
        if (node == null)
            return;
        // 設定node結點的thread為空
        node.thread = null;

        // Skip cancelled predecessors
        // 儲存node的前驅結點
        Node pred = node.prev;
        while (pred.waitStatus > 0) // 找到node前驅結點中第一個狀態小於0的結點,即不為CANCELLED狀態的結點
            node.prev = pred = pred.prev;

        // predNext is the apparent node to unsplice. CASes below will
        // fail if not, in which case, we lost race vs another cancel
        // or signal, so no further action is necessary.
        // 獲取pred結點的下一個結點
        Node predNext = pred.next;

        // Can use unconditional write instead of CAS here.
        // After this atomic step, other Nodes can skip past us.
        // Before, we are free of interference from other threads.
        // 設定node結點的狀態為CANCELLED
        node.waitStatus = Node.CANCELLED;

        // If we are the tail, remove ourselves.
        if (node == tail && compareAndSetTail(node, pred)) { // node結點為尾結點,則設定尾結點為pred結點
            // 比較並設定pred結點的next節點為null
            compareAndSetNext(pred, predNext, null); 
        } else { // node結點不為尾結點,或者比較設定不成功
            // If successor needs signal, try to set pred's next-link
            // so it will get one. Otherwise wake it up to propagate.
            int ws;
            if (pred != head &&
                ((ws = pred.waitStatus) == Node.SIGNAL ||
                 (ws <= 0 && compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL))) &&
                pred.thread != null) { // (pred結點不為頭結點,並且pred結點的狀態為SIGNAL)或者 
                                    // pred結點狀態小於等於0,並且比較並設定等待狀態為SIGNAL成功,並且pred結點所封裝的執行緒不為空
                // 儲存結點的後繼
                Node next = node.next;
                if (next != null && next.waitStatus <= 0) // 後繼不為空並且後繼的狀態小於等於0
                    compareAndSetNext(pred, predNext, next); // 比較並設定pred.next = next;
            } else {
                unparkSuccessor(node); // 釋放node的前一個結點
            }

            node.next = node; // help GC
        }
    }

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  說明:該函式完成的功能就是取消當前執行緒對資源的獲取,即設定該結點的狀態為CANCELLED,接著我們再看unparkSuccessor函式,原始碼如下

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// 釋放後繼結點
    private void unparkSuccessor(Node node) {
        /*
         * If status is negative (i.e., possibly needing signal) try
         * to clear in anticipation of signalling.  It is OK if this
         * fails or if status is changed by waiting thread.
         */
        // 獲取node結點的等待狀態
        int ws = node.waitStatus;
        if (ws < 0) // 狀態值小於0,為SIGNAL -1 或 CONDITION -2 或 PROPAGATE -3
            // 比較並且設定結點等待狀態,設定為0
            compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);

        /*
         * Thread to unpark is held in successor, which is normally
         * just the next node.  But if cancelled or apparently null,
         * traverse backwards from tail to find the actual
         * non-cancelled successor.
         */
        // 獲取node節點的下一個結點
        Node s = node.next;
        if (s == null || s.waitStatus > 0) { // 下一個結點為空或者下一個節點的等待狀態大於0,即為CANCELLED
            // s賦值為空
            s = null; 
            // 從尾結點開始從後往前開始遍歷
            for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
                if (t.waitStatus <= 0) // 找到等待狀態小於等於0的結點,找到最前的狀態小於等於0的結點
                    // 儲存結點
                    s = t;
        }
        if (s != null) // 該結點不為為空,釋放許可
            LockSupport.unpark(s.thread);
    }

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  說明:該函式的作用就是為了釋放node節點的後繼結點。

  對於cancelAcquire與unparkSuccessor函式,如下示意圖可以清晰的表示。

  

  說明:其中node為引數,在執行完cancelAcquire函式後的效果就是unpark了s結點所包含的t4執行緒。

  現在,再來看acquireQueued函式的整個的邏輯。邏輯如下

  ① 判斷結點的前驅是否為head並且是否成功獲取(資源)。

  ② 若步驟①均滿足,則設定結點為head,之後會判斷是否finally模組,然後返回。

  ③ 若步驟①不滿足,則判斷是否需要park當前執行緒,是否需要park當前執行緒的邏輯是判斷結點的前驅結點的狀態是否為SIGNAL,若是,則park當前結點,否則,不進行park操作。

  ④ 若park了當前執行緒,之後某個執行緒對本執行緒unpark後,並且本執行緒也獲得機會執行。那麼,將會繼續進行步驟①的判斷。

  2. release

  以獨佔模式釋放物件,其原始碼如下

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public final boolean release(int arg) {
        if (tryRelease(arg)) { // 釋放成功
            // 儲存頭結點
            Node h = head; 
            if (h != null && h.waitStatus != 0) // 頭結點不為空並且頭結點狀態不為0
                unparkSuccessor(h); //釋放頭結點的後繼結點
            return true;
        }
        return false;
    }

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  說明:其中,tryRelease的預設實現是丟擲異常,需要具體的子類實現,如果tryRelease成功,那麼如果頭結點不為空並且頭結點的狀態不為0,則釋放頭結點的後繼結點,unparkSuccessor函式已經分析過,不再累贅。

  對於其他函式我們也可以分析,與前面分析的函式大同小異,所以,不再累贅。

四、示例分析

  1. 示例一

  藉助下面示例來分析AbstractQueuedSyncrhonizer內部的工作機制。示例原始碼如下  

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package com.hust.grid.leesf.abstractqueuedsynchronizer;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class MyThread extends Thread {
    private Lock lock;
    public MyThread(String name, Lock lock) {
        super(name);
        this.lock = lock;
    }
    
    public void run () {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " running");
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}
public class AbstractQueuedSynchonizerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        
        MyThread t1 = new MyThread("t1", lock);
        MyThread t2 = new MyThread("t2", lock);
        t1.start();
        t2.start();    
    }
}

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  執行結果(可能的一種):

Thread[t1,5,main] running
Thread[t2,5,main] running

  結果分析:從示例可知,執行緒t1與t2共用了一把鎖,即同一個lock。可能會存在如下一種時序。

  說明:首先執行緒t1先執行lock.lock操作,然後t2執行lock.lock操作,然後t1執行lock.unlock操作,最後t2執行lock.unlock操作。基於這樣的時序,分析AbstractQueuedSynchronizer內部的工作機制。

  ① t1執行緒呼叫lock.lock函式,其函式呼叫順序如下,只給出了主要的函式呼叫。

  說明:其中,前面的部分表示哪個類,後面是具體的類中的哪個方法,AQS表示AbstractQueuedSynchronizer類,AOS表示AbstractOwnableSynchronizer類。

  ② t2執行緒呼叫lock.lock函式,其函式呼叫順序如下,只給出了主要的函式呼叫。

  說明:經過一系列的函式呼叫,最後達到的狀態是禁用t2執行緒,因為呼叫了LockSupport.lock。

  ③ t1執行緒呼叫lock.unlock,其函式呼叫順序如下,只給出了主要的函式呼叫。

  說明:t1執行緒中呼叫lock.unlock後,經過一系列的呼叫,最終的狀態是釋放了許可,因為呼叫了LockSupport.unpark。這時,t2執行緒就可以繼續運行了。此時,會繼續恢復t2執行緒執行環境,繼續執行LockSupport.park後面的語句,即進一步呼叫如下。

  說明:在上一步呼叫了LockSupport.unpark後,t2執行緒恢復執行,則執行parkAndCheckInterrupt,之後,繼續執行acquireQueued函式,最後達到的狀態是頭結點head與尾結點tail均指向了t2執行緒所在的結點,並且之前的頭結點已經從sync佇列中斷開了。

  ④ t2執行緒呼叫lock.unlock,其函式呼叫順序如下,只給出了主要的函式呼叫。

  說明:t2執行緒執行lock.unlock後,最終達到的狀態還是與之前的狀態一樣。

  2. 示例二

  下面我們結合Condition實現生產者與消費者,來進一步分析AbstractQueuedSynchronizer的內部工作機制。

  Depot(倉庫)類

複製程式碼

package com.hust.grid.leesf.reentrantLock;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Depot {
    private int size;
    private int capacity;
    private Lock lock;
    private Condition fullCondition;
    private Condition emptyCondition;
    
    public Depot(int capacity) {
        this.capacity = capacity;    
        lock = new ReentrantLock();
        fullCondition = lock.newCondition();
        emptyCondition = lock.newCondition();
    }
    
    public void produce(int no) {
        lock.lock();
        int left = no;
        try {
            while (left > 0) {
                while (size >= capacity)  {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + " before await");
                    fullCondition.await();
                    System.out.println(Thread.currentThread() + " after await");
                }
                int inc = (left + size) > capacity ? (capacity - size) : left;
                left -= inc;
                size += inc;
                System.out.println("produce = " + inc + ", size = " + size);
                emptyCondition.signal();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    
    public void consume(int no) {
        lock.lock();
        int left = no;
        try {            
            while (left > 0) {
                while (size <= 0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + " before await");
                    emptyCondition.await();
                    System.out.println(Thread.currentThread() + " after await");
                }
                int dec = (size - left) > 0 ? left : size;
                left -= dec;
                size -= dec;
                System.out.println("consume = " + dec + ", size = " + size);
                fullCondition.signal();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

複製程式碼

  測試類

複製程式碼

package com.hust.grid.leesf.reentrantLock;


class Consumer {
    private Depot depot;
    public Consumer(Depot depot) {
        this.depot = depot;
    }
    
    public void consume(int no) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                depot.consume(no);
            }
        }, no + " consume thread").start();
    }
}

class Producer {
    private Depot depot;
    public Producer(Depot depot) {
        this.depot = depot;
    }
    
    public void produce(int no) {
        new Thread(new Runnable() {
            
            @Override
            public void run() {
                depot.produce(no);
            }
        }, no + " produce thread").start();
    }
}

public class ReentrantLockDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Depot depot = new Depot(500);
        new Producer(depot).produce(500);
        new Producer(depot).produce(200);
        new Consumer(depot).consume(500);
        new Consumer(depot).consume(200);
    }
}

複製程式碼

  執行結果(可能的一種):  

複製程式碼

produce = 500, size = 500
Thread[200 produce thread,5,main] before await
consume = 500, size = 0
Thread[200 consume thread,5,main] before await
Thread[200 produce thread,5,main] after await
produce = 200, size = 200
Thread[200 consume thread,5,main] after await
consume = 200, size = 0

複製程式碼

  說明:根據結果,我們猜測一種可能的時序如下

  說明:p1代表produce 500的那個執行緒,p2代表produce 200的那個執行緒,c1代表consume 500的那個執行緒,c2代表consume 200的那個執行緒。

  1. p1執行緒呼叫lock.lock,獲得鎖,繼續執行,函式呼叫順序在前面已經給出。

  2. p2執行緒呼叫lock.lock,由前面的分析可得到如下的最終狀態。

  說明:p2執行緒呼叫lock.lock後,會禁止p2執行緒的繼續執行,因為執行了LockSupport.park操作。

  3. c1執行緒呼叫lock.lock,由前面的分析得到如下的最終狀態。

  說明:最終c1執行緒會在sync queue佇列的尾部,並且其結點的前驅結點(包含p2的結點)的waitStatus變為了SIGNAL。

  4. c2執行緒呼叫lock.lock,由前面的分析得到如下的最終狀態。

  說明:最終c1執行緒會在sync queue佇列的尾部,並且其結點的前驅結點(包含c1的結點)的waitStatus變為了SIGNAL。

   5. p1執行緒執行emptyCondition.signal,其函式呼叫順序如下,只給出了主要的函式呼叫。

  說明:AQS.CO表示AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject類。此時呼叫signal方法不會產生任何其他效果。

  6. p1執行緒執行lock.unlock,根據前面的分析可知,最終的狀態如下。

  說明:此時,p2執行緒所在的結點為頭結點,並且其他兩個執行緒(c1、c2)依舊被禁止,所以,此時p2執行緒繼續執行,執行使用者邏輯。

  7. p2執行緒執行fullCondition.await,其函式呼叫順序如下,只給出了主要的函式呼叫。

  說明:最終到達的狀態是新生成了一個結點,包含了p2執行緒,此結點在condition queue中;並且sync queue中p2執行緒被禁止了,因為在執行了LockSupport.park操作。從函式一些呼叫可知,在await操作中執行緒會釋放鎖資源,供其他執行緒獲取。同時,head結點後繼結點的包含的執行緒的許可被釋放了,故其可以繼續執行。由於此時,只有c1執行緒可以執行,故執行c1。

  8. 繼續執行c1執行緒,c1執行緒由於之前被park了,所以此時恢復,繼續之前的步驟,即還是執行前面提到的acquireQueued函式,之後,c1判斷自己的前驅結點為head,並且可以獲取鎖資源,最終到達的狀態如下。

  說明:其中,head設定為包含c1執行緒的結點,c1繼續執行。

  9. c1執行緒執行fullCondtion.signal,其函式呼叫順序如下,只給出了主要的函式呼叫。

  

  說明:signal函式達到的最終結果是將包含p2執行緒的結點從condition queue中轉移到sync queue中,之後condition queue為null,之前的尾結點的狀態變為SIGNAL。

  10. c1執行緒執行lock.unlock操作,根據之前的分析,經歷的狀態變化如下。

  

  說明:最終c2執行緒會獲取鎖資源,繼續執行使用者邏輯。

  11. c2執行緒執行emptyCondition.await,由前面的第七步分析,可知最終的狀態如下。

  說明:await操作將會生成一個結點放入condition queue中與之前的一個condition queue是不相同的,並且unpark頭結點後面的結點,即包含執行緒p2的結點。

  12. p2執行緒被unpark,故可以繼續執行,經過CPU排程後,p2繼續執行,之後p2執行緒在AQS:await函式中被park,繼續AQS.CO:await函式的執行,其函式呼叫順序如下,只給出了主要的函式呼叫。

  13. p2繼續執行,執行emptyCondition.signal,根據第九步分析可知,最終到達的狀態如下。

  說明:最終,將condition queue中的結點轉移到sync queue中,並新增至尾部,condition queue會為空,並且將head的狀態設定為SIGNAL。

  14. p2執行緒執行lock.unlock操作,根據前面的分析可知,最後的到達的狀態如下。

  

  說明:unlock操作會釋放c2執行緒的許可,並且將頭結點設定為c2執行緒所在的結點。

  15. c2執行緒繼續執行,執行fullCondition. signal,由於此時fullCondition的condition queue已經不存在任何結點了,故其不會產生作用。

  16. c2執行lock.unlock,由於c2是sync佇列中最後一個結點,故其不會再呼叫unparkSuccessor了,直接返回true。即整個流程就完成了。

五、總結

  對於AbstractQueuedSynchronizer的分析,最核心的就是sync queue的分析。

  ① 每一個結點都是由前一個結點喚醒

  ② 當結點發現前驅結點是head並且嘗試獲取成功,則會輪到該執行緒執行。

  ③ condition queue中的結點向sync queue中轉移是通過signal操作完成的。

  ④ 當結點的狀態為SIGNAL時,表示後面的結點需要執行。

  當然,此次分析沒有涉及到中斷操作,如果涉及到中斷操作,又會複雜得多,以後遇到這種情況,我們再進行詳細分析,AbstractQueuedSynchronizer類的設計令人歎為觀止,以後有機會還會進行分析。也謝謝各位園友的觀看~

最後給出兩篇參考連結

http://ifeve.com/introduce-abstractqueuedsynchronizer/

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