03解锁源码分析-ReentrantReadWriteLock原理-AQS-并发编程(Java)

news2024/11/25 7:00:27

文章目录

- 1 读锁解锁
- - 1.1 tryReleaseShared()
  - 1.2 doReleaseShared()
  - 1.3 unparkSuccessor()
  - 1.4 示意图
- 2 写锁解锁
- - 2.1 tryRelease()
  - 2.2 尝试解锁成功
  - 2.3 setHeadAndPropagate()
- 5 后记

1 读锁解锁

查看下读锁的解锁相关源代码：

public void unlock() {
    sync.releaseShared(1);
}
public final boolean releaseShared(int arg) {
	if (tryReleaseShared(arg)) {
		doReleaseShared();
		return true;
	}
	return false;
}

执行流程：调用读锁的unlock()方法

调用了同步器syc的释放读锁方法releaseShared()
releaseShared()方法
- 首先尝试去释放读锁
  - 成功唤醒锁竞争队列中的结点

1.1 tryReleaseShared()

尝试释放读锁,源代码如下：

protected final boolean tryReleaseShared(int unused) {
    Thread current = Thread.currentThread();
    if (firstReader == current) {
        // assert firstReaderHoldCount > 0;
        if (firstReaderHoldCount == 1)
            firstReader = null;
        else
            firstReaderHoldCount--;
    } else {
        HoldCounter rh = cachedHoldCounter;
        if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
            rh = readHolds.get();
        int count = rh.count;
        if (count <= 1) {
            readHolds.remove();
            if (count <= 0)
                throw unmatchedUnlockException();
        }
        --rh.count;
    }
    for (;;) {
        int c = getState();
        int nextc = c - SHARED_UNIT;
        if (compareAndSetState(c, nextc))
            // Releasing the read lock has no effect on readers,
            // but it may allow waiting writers to proceed if
            // both read and write locks are now free.
            return nextc == 0;
    }
}

执行流程如下：

获取当前线程
第一步判断当前线程是不是第一个加读锁的线程
- 判断线程计数是否为1
  - 第一个加读锁记录置空，释放资源
- 不为1 ，执行计数-1
否则代表是其他读锁线程
- 获取缓存的计数器
- 如果缓存的计数器为空或者不是当前线程计数器，重新获取
- 如果计数器计数<=1 ,移除当前线程计数器
  - 如果是<=0,抛异常
- 计算器计数-1
第二步执行for循环
- 获取锁状态(计数)
- cas执行锁计数-1
  - 失败，继续循环
  - 成功，判断锁计数-1是否=0即当前锁未加锁

注：

如果当前有多个获取读锁的线程正在执行或者有读锁重入，那么某一个线程释放锁，锁计数不会为0，也就不会执行唤醒锁竞争队列结点的操作

1.2 doReleaseShared()

此时锁计数为0，即未加锁状态，执行唤醒操作，那么锁竞争队列如果有阻塞的结点，那么第二个一定是获取写锁的结点。

写锁获取共享，前面分析过加锁原理。锁竞争队列如果有阻塞的结点，那么第一个结点是哨兵结点。

源代码如下所示：

private void doReleaseShared() {
	for (;;) {
		Node h = head;
		if (h != null && h != tail) {
			int ws = h.waitStatus;
			if (ws == Node.SIGNAL) {
				if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
					continue;            // loop to recheck cases
				unparkSuccessor(h);
			}
			else if (ws == 0 &&
					 !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
				continue;                // loop on failed CAS
		}
		if (h == head)                   // loop if head changed
			break;
	}
}

执行流程：

获取头结点（哨兵结点）
第一步判断头结点不为空且不等于尾结点
- 获取头结点状态
- 判断结点状态是否等于Node.SIGNAL(-1)
  - cas尝试把头结点状态由-1置为0
  - 失败重复下一次循环
  - 成功唤醒头结点的后继节点
- 否则判断其他条件，这里放在注意事项里面
第二步判断此时如果h还是等于头结点，结束循环

注：

这个方法是继承自AbstractQueuedSynchronizer。上面第一步里面的否则判断分子，在ReentrantReadWriteLock里面不会用到，在其他同步器锁中使用。

1.3 unparkSuccessor()

这个方法也是继承自AbstractQueuedSynchronizer，在之前加锁和解锁-ReentrantLock详解-AQS-并发编程(Java)有讲解。读锁释放唤醒的是写锁结点，回到写锁park的地方继续执行，过程同ReentrantLock中一样这里不再赘述。

1.4 示意图

示意图如下1.4-1所示：在这里插入图片描述

2 写锁解锁

我们在来看下写锁解锁流程：

public void unlock() {
	sync.release(1);
}
public final boolean release(int arg) {
	if (tryRelease(arg)) {
		Node h = head;
		if (h != null && h.waitStatus != 0)
			unparkSuccessor(h);
		return true;
	}
	return false;
}

写锁解锁调用unlock()方法
unlock()调用同步器的release()方法
尝试解锁
- 如果头结点不为空且等待状态不为0
  - 唤醒后继结点
- 解锁成功
解锁失败

2.1 tryRelease()

写锁尝试解锁，源代码如下：

protected final boolean tryRelease(int releases) {
	if (!isHeldExclusively())
		throw new IllegalMonitorStateException();
	int nextc = getState() - releases;
	boolean free = exclusiveCount(nextc) == 0;
	if (free)
		setExclusiveOwnerThread(null);
	setState(nextc);
	return free;
}

执行流程如下：

判断锁持有线程是不是当前线程
- 不是直接抛异常
nextc:获取锁计数-1
判断读锁计数是否为0
- 为零，当前未加锁，锁持有线程置空
设置锁计数
返回锁计数是否为零的判断结果
- 为零尝试解锁成功
- 不为零尝试解锁未成功

2.2 尝试解锁成功

tryRelease()成功之后，锁竞争队列不为空的情况下唤醒后继结点。如果第二个结点是读锁线程结点，和上面读锁解锁的情况一样这里不再赘述。这里以写锁解锁，锁竞争队列第二个、第三个为读锁线程结点的情况，分析，开始解锁初始状态如下图2.2-1所示：在这里插入图片描述

获取写锁的线程thread-0，执行unlock()方法，执行tryRelease()方法返回true,此时状态如下图所示：

在这里插入图片描述

程序继续执行，开始唤醒thread-1结点，执行unparkSuccessor()方法，该方法同上，unpark thread-1线程。

thread-1共享结点（即获取读锁时阻塞的），我们在回到读锁加锁阻塞的地方，即doAcquireShared()方法的parkAndCheckInterrupt()这里，源代码如下：

private void doAcquireShared(int arg) {
	final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
	boolean failed = true;
	try {
		boolean interrupted = false;
		for (;;) {
			final Node p = node.predecessor();
			if (p == head) {
				int r = tryAcquireShared(arg);
				if (r >= 0) {
					setHeadAndPropagate(node, r);
					p.next = null; // help GC
					if (interrupted)
						selfInterrupt();
					failed = false;
					return;
				}
			}
			if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
				parkAndCheckInterrupt())
				interrupted = true;
		}
	} finally {
		if (failed)
			cancelAcquire(node);
	}
}

unpark之后，线程tread-1继续for循环，获取对应结点的前驱即头结点。
执行tryAcquireShared()方法，thread-1获取读锁成功，返回1
- tryAcquireShared()在读锁加锁有分析，不在赘述
setHeadAndPropagate()开始执行，会继续唤醒后继为读锁线程的结点。

注:

对比读锁加锁流程，doAcquireShared()方法在尝试获取读锁失败的时候执行，再次尝试获取读锁，在写锁没有释放的情况下，也会失败，不会执行if(r>=0)的语句块；这里是写锁释放之后，未加锁情况下，尝试获取读锁会成功，然后执行该语句块。

唤醒thread-1之后，状态如下图2.2-1所示：在这里插入图片描述

2.3 setHeadAndPropagate()

设置头结点并唤醒后继的读锁线程结点，源代码如下：

private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
	Node h = head; // Record old head for check below
	setHead(node);
	if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
		(h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
		Node s = node.next;
		if (s == null || s.isShared())
			doReleaseShared();
	}
}