淺談Java并發(fā) J.U.C之AQS:CLH同步隊(duì)列
CLH同步隊(duì)列是一個(gè)FIFO雙向隊(duì)列,AQS依賴它來完成同步狀態(tài)的管理,當(dāng)前線程如果獲取同步狀態(tài)失敗時(shí),AQS則會(huì)將當(dāng)前線程已經(jīng)等待狀態(tài)等信息構(gòu)造成一個(gè)節(jié)點(diǎn)(Node)并將其加入到CLH同步隊(duì)列,同時(shí)會(huì)阻塞當(dāng)前線程,當(dāng)同步狀態(tài)釋放時(shí),會(huì)把首節(jié)點(diǎn)喚醒(公平鎖),使其再次嘗試獲取同步狀態(tài)。
在CLH同步隊(duì)列中,一個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)線程,它保存著線程的引用(thread)、狀態(tài)(waitStatus)、前驅(qū)節(jié)點(diǎn)(prev)、后繼節(jié)點(diǎn)(next),其定義如下:
static final class Node { /** 共享 */ static final Node SHARED = new Node(); /** 獨(dú)占 */ static final Node EXCLUSIVE = null; /** * 因?yàn)槌瑫r(shí)或者中斷,節(jié)點(diǎn)會(huì)被設(shè)置為取消狀態(tài),被取消的節(jié)點(diǎn)時(shí)不會(huì)參與到競(jìng)爭(zhēng)中的,他會(huì)一直保持取消狀態(tài)不會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌麪顟B(tài); */ static final int CANCELLED = 1; /** * 后繼節(jié)點(diǎn)的線程處于等待狀態(tài),而當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的線程如果釋放了同步狀態(tài)或者被取消,將會(huì)通知后繼節(jié)點(diǎn),使后繼節(jié)點(diǎn)的線程得以運(yùn)行 */ static final int SIGNAL = -1; /** * 節(jié)點(diǎn)在等待隊(duì)列中,節(jié)點(diǎn)線程等待在Condition上,當(dāng)其他線程對(duì)Condition調(diào)用了signal()后,改節(jié)點(diǎn)將會(huì)從等待隊(duì)列中轉(zhuǎn)移到同步隊(duì)列中,加入到同步狀態(tài)的獲取中 */ static final int CONDITION = -2; /** * 表示下一次共享式同步狀態(tài)獲取將會(huì)無條件地傳播下去 */ static final int PROPAGATE = -3; /** 等待狀態(tài) */ volatile int waitStatus; /** 前驅(qū)節(jié)點(diǎn) */ volatile Node prev; /** 后繼節(jié)點(diǎn) */ volatile Node next; /** 獲取同步狀態(tài)的線程 */ volatile Thread thread; Node nextWaiter; final boolean isShared() { return nextWaiter == SHARED; } final Node predecessor() throws NullPointerException { Node p = prev; if (p == null) throw new NullPointerException(); else return p; } Node() { } Node(Thread thread, Node mode) { this.nextWaiter = mode; this.thread = thread; } Node(Thread thread, int waitStatus) { this.waitStatus = waitStatus; this.thread = thread; } }
CLH同步隊(duì)列結(jié)構(gòu)圖如下:
入列
學(xué)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的我們,CLH隊(duì)列入列是再簡(jiǎn)單不過了,無非就是tail指向新節(jié)點(diǎn)、新節(jié)點(diǎn)的prev指向當(dāng)前最后的節(jié)點(diǎn),當(dāng)前最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的next指向當(dāng)前節(jié)點(diǎn)。代碼我們可以看看addWaiter(Node node)方法:
private Node addWaiter(Node mode) { //新建Node Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); //快速嘗試添加尾節(jié)點(diǎn) Node pred = tail; if (pred != null) { node.prev = pred; //CAS設(shè)置尾節(jié)點(diǎn) if (compareAndSetTail(pred, node)) { pred.next = node; return node; } } //多次嘗試 enq(node); return node; }
addWaiter(Node node)先通過快速嘗試設(shè)置尾節(jié)點(diǎn),如果失敗,則調(diào)用enq(Node node)方法設(shè)置尾節(jié)點(diǎn)
private Node enq(final Node node) { //多次嘗試,直到成功為止 for (;;) { Node t = tail; //tail不存在,設(shè)置為首節(jié)點(diǎn) if (t == null) { if (compareAndSetHead(new Node())) tail = head; } else { //設(shè)置為尾節(jié)點(diǎn) node.prev = t; if (compareAndSetTail(t, node)) { t.next = node; return t; } } } }
在上面代碼中,兩個(gè)方法都是通過一個(gè)CAS方法compareAndSetTail(Node expect, Node update)來設(shè)置尾節(jié)點(diǎn),該方法可以確保節(jié)點(diǎn)是線程安全添加的。在enq(Node node)方法中,AQS通過“死循環(huán)”的方式來保證節(jié)點(diǎn)可以正確添加,只有成功添加后,當(dāng)前線程才會(huì)從該方法返回,否則會(huì)一直執(zhí)行下去。
過程圖如下:
出列
CLH同步隊(duì)列遵循FIFO,首節(jié)點(diǎn)的線程釋放同步狀態(tài)后,將會(huì)喚醒它的后繼節(jié)點(diǎn)(next),而后繼節(jié)點(diǎn)將會(huì)在獲取同步狀態(tài)成功時(shí)將自己設(shè)置為首節(jié)點(diǎn),這個(gè)過程非常簡(jiǎn)單,head執(zhí)行該節(jié)點(diǎn)并斷開原首節(jié)點(diǎn)的next和當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的prev即可,注意在這個(gè)過程是不需要使用CAS來保證的,因?yàn)橹挥幸粋€(gè)線程能夠成功獲取到同步狀態(tài)。過程圖如下:
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家
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