锁机制

Posted 2020-10-01 jerrice

本小节介绍锁释放Lock.unlock()。

Release/TryRelease

unlock操作实际上就调用了AQS的release操作，释放持有的锁。

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

 

前面提到过tryRelease(arg)操作，此操作里面总是尝试去释放锁，如果成功，说明锁确实被当前线程持有，那么就看AQS队列中的头结点是否为空并且能否被唤醒，如果可以的话就唤醒继任节点（下一个非CANCELLED节点，下面会具体分析）。

对独占锁，java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.Sync.tryRelease(int) 释放锁的过程。

protected final boolean tryRelease(int releases) {
    int c = getState() - releases;//将AQS状态位减少要释放的次数（对于独占锁而言总是1
    if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())//判断持有锁的线程是否是当前线程
        throw new IllegalMonitorStateException();//如果不是就抛出IllegalMonitorStateExeception()
    boolean free = false;
    if (c == 0) {    //如果剩余的状态位0（也就是没有线程持有锁）
        free = true;//
        setExclusiveOwnerThread(null);//当前线程是最后一个持有锁的线程，清空AQS持有锁的独占线程
    }
    setState(c);//将剩余的状态位写回AQS，如果没有线程持有锁就返回true，否则就是false
    return free;
}

参考上一节的分析就可以知道，这里c==0决定了是否完全释放了锁。由于ReentrantLock是可重入锁，因此同一个线程可能多重持有锁，那么当且仅当最后一个持有锁的线程释放锁是才能将AQS中持有锁的独占线程清空，这样接下来的操作才需要唤醒下一个需要锁的AQS节点（Node），否则就只是减少锁持有的计数器，并不能改变其他操作。

当tryRelease操作成功后（也就是完全释放了锁），release操作才能检查是否需要唤醒下一个继任节点。这里的前提是AQS队列的头结点需要锁(waitStatus!=0)，如果头结点需要锁，就开始检测下一个继任节点是否需要锁操作。

在上一节中说道acquireQueued操作完成后（拿到了锁），会将当前持有锁的节点设为头结点，所以一旦头结点释放锁，那么就需要寻找头结点的下一个需要锁的继任节点，并唤醒它。

private void unparkSuccessor(Node node) {
        //此时node是需要是需要释放锁的头结点

        //清空头结点的waitStatus，也就是不再需要锁了
        compareAndSetWaitStatus(node, Node.SIGNAL, 0);

        //从头结点的下一个节点开始寻找继任节点，当且仅当继任节点的waitStatus<=0才是有效继任节点，否则将这些waitStatus>0（也就是CANCELLED的节点）从AQS队列中剔除  
       //这里并没有从head->tail开始寻找，而是从tail->head寻找最后一个有效节点。
       //解释在这里 http://www.blogjava.net/xylz/archive/2010/07/08/325540.html#377512

        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;
        }

        //如果找到一个有效的继任节点，就唤醒此节点线程
        if (s != null)
            LockSupport.unpark(s.thread);
    }

公平锁和非公平锁只是在获取锁的时候有差别，其它都是一样的。

在上面非公平锁的代码中总是优先尝试当前是否有线程持有锁，一旦没有任何线程持有锁，那么非公平锁就霸道的尝试将锁“占为己有”。如果在抢占锁的时候失败就和公平锁一样老老实实的去排队。

也即是说公平锁和非公平锁只是在入AQS的CLH队列之前有所差别，一旦进入了队列，所有线程都是按照队列中先来后到的顺序请求锁。