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Java并发编程(二)--j.u.c锁机制

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AQS

juc很多操作都是基于AQSAbstractQueuedSynchronizer

不同于自旋锁,juc使用的是volatile机制的状态变量;

内部也有一个阻塞线程的等待队列

每个线程都被封装在一个Node结点中

static final class Node {
        // 当前线程被取消
        static final int CANCELLED =  1;
        // 结点被移除队列时唤醒后继节点
        static final int SIGNAL    = -1;
// 结点在条件队列里面
        static final int CONDITION = -2;
        /**
         * waitStatus value to indicate the next acquireShared should
         * unconditionally propagate
         */
        static final int PROPAGATE = -3; 
        /** 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;
        
        volatile int waitStatus;
       
        volatile Node prev;
        volatile Node next;
        /**
         * The thread that enqueued this node.  Initialized on
         * construction and nulled out after use.
         */
        volatile Thread thread;
        Node nextWaiter;
        /**
         * Returns true if node is waiting in shared mode
         */
        final boolean isShared() {
            return nextWaiter == SHARED;
        }
        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;
        }
}

 

 

等待锁时线程封装进入队列尾部或者成为唯一节点,锁释放时,队列头部节点出对;

 

Lock

可重入锁的设计

内部继承AQSSync类来实现锁相关操作,线程可以重复获得锁,内部计数器在每次获得锁时计数器加1,计数器变为0时,锁释放;

锁获取实现:acquire()方法先尝试一次tryAcquire操作,如果失败,则调用acquireQueue()方法把当前线程加入到同步队列中去,这个时候可能会反复的阻塞与唤醒这个线程,直到后续的tryAcquire操作成功。

锁释放实现:state值减1,然后判断锁是否被完全释放,如果被完全释放,则唤醒继任节点。

 

Condition

条件变量的实现,类似于OS中的信号量的实现,是实现BlockingQueue的基础,变量value>=0时表示有多少资源可以分配,当value<0时,表示欠缺多少资源,线程必须在等待队列中排队。

主要操作是await(),signal()

Signal()操作在资源可用时唤醒相应线程

Await()操作在资源不可用时线程必须等待

二者必须配对存在。

 

ReadWriteLock

读写锁的实现,读写锁分为读锁和写锁,读取数据必须获取读锁,可以存在多个读锁,但写锁必须只能存在一个,读锁写锁之间互斥。

Java读写锁在设计上采用volatile状态变量、CAS数据更新机制和条件变量结合的策略,获取读锁是,如果写锁被线程拥有,那么读者进入等待队列,否则可以获取锁,获取写锁时,如果读者仍持有锁,那么写者等待。

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