AQS源码解读
文章目录
- 前言
- 一、AQS是什么?
- 二、解读
- 重点属性
- state
- head、tail
- 同步变量竞争
- acquire
- 同步变量释放
- 总结
前言
AQS是AbstractQueuedSynchronizer的缩写,也是大神Doug Lea的得意之作。今天我们来进行尽量简化的分析和理解性的代码阅读。
一、AQS是什么?
其实从全称翻译来看,我们其实可以判断出AQS的作用,排队的同步器,或者翻译为“使同步器排队”。所以它的主要作用就是使得线程通过排队的方式进行同步。
二、解读
重点属性
state
state变量是一个volatile的变量,同时内部提供了普通的读写操作,加一个通过Unsafe实现的CAS更写state的方法。CAS更新变量的方法其实就是为了保证对于state变量的更新是线程安全的。
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {// See below for intrinsics setup to support thisreturn unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);}
head、tail
既然是队列,那必然要有头尾节点,我们的头尾节点的类型是一个内部类-Node
static final class Node {/** 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;/** waitStatus value to indicate thread has cancelled */static final int CANCELLED = 1;/** waitStatus value to indicate successor's thread needs unparking */static final int SIGNAL = -1;/** waitStatus value to indicate thread is waiting on condition */static final int CONDITION = -2;/*** waitStatus value to indicate the next acquireShared should* unconditionally propagate*/static final int PROPAGATE = -3;/*** Status field, taking on only the values:* SIGNAL: The successor of this node is (or will soon be)* blocked (via park), so the current node must* unpark its successor when it releases or* cancels. To avoid races, acquire methods must* first indicate they need a signal,* then retry the atomic acquire, and then,* on failure, block.* CANCELLED: This node is cancelled due to timeout or interrupt.* Nodes never leave this state. In particular,* a thread with cancelled node never again blocks.* CONDITION: This node is currently on a condition queue.* It will not be used as a sync queue node* until transferred, at which time the status* will be set to 0. (Use of this value here has* nothing to do with the other uses of the* field, but simplifies mechanics.)* PROPAGATE: A releaseShared should be propagated to other* nodes. This is set (for head node only) in* doReleaseShared to ensure propagation* continues, even if other operations have* since intervened.* 0: None of the above** The values are arranged numerically to simplify use.* Non-negative values mean that a node doesn't need to* signal. So, most code doesn't need to check for particular* values, just for sign.** The field is initialized to 0 for normal sync nodes, and* CONDITION for condition nodes. It is modified using CAS* (or when possible, unconditional volatile writes).*/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;/*** Link to next node waiting on condition, or the special* value SHARED. Because condition queues are accessed only* when holding in exclusive mode, we just need a simple* linked queue to hold nodes while they are waiting on* conditions. They are then transferred to the queue to* re-acquire. And because conditions can only be exclusive,* we save a field by using special value to indicate shared* mode.*/Node nextWaiter;}
Node类呢,几个常量属性还是挺好理解的,最难理解的莫过于waitStatus了。理解了这个,对于如何排队,以及排队的时候需要进行哪些操作也就清楚了。
CANCELED:被取消,一般情况是由于同步变量竞争超时或者线程被中断导致的
SIGNAL:说明这个Node的后继节点(继承节点)的thread需要被unpark,也就是唤醒;也就是他的后继节点当前正被阻塞或者待阻塞状态中。
0:初始状态
CONDITION和PROPAGATE先不管了:这俩用在读写锁上的,以后再看看填不填坑
同步变量竞争
acquire
这个方法就是同步变量竞争的最主要方法了。
如果我们自己如果实现排队获取某个属性,最朴素的一般都是直接往队列里添加排队,然后按序处理队列进行同步。但是Doug大神的想法比较全面,而且open。当然也有可能是参考了操作系统里面获取锁的逻辑(我猜的,如果有人知道操作系统层面的做法,可以留言讨论)。Doug大神加了一步tryAcquire。也就是说如果尝试获取失败,再进行排队处理。至于尝试获取是怎么尝试的,需要根据自己的需要进行重写(ReentrantLock、ThreadPoolExecutor等),当然ReentrantLock、ThreadPoolExecutor等类也都是大神自己写的。
而且大神代码精简,如下:
/*** Acquires in exclusive mode, ignoring interrupts. Implemented* by invoking at least once {@link #tryAcquire},* returning on success. Otherwise the thread is queued, possibly* repeatedly blocking and unblocking, invoking {@link* #tryAcquire} until success. This method can be used* to implement method {@link Lock#lock}.* 独占模式下进行获取,至少会执行一次tryAcquire,如果成功了,就返回,否则就把线程排队* 可能会重复不停的阻塞和解阻塞,执行tryAcquire,直到成功。** @param arg the acquire argument. This value is conveyed to* {@link #tryAcquire} but is otherwise uninterpreted and* can represent anything you like.*/public final void acquire(int arg) {if (!tryAcquire(arg) &&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))selfInterrupt();}
不得不说,注释写得很明白,不过可能很多同学不明白,为什么可能线程会重复阻塞和解阻塞,然后执行tryAcquire呢?
其实是因为即使一个thread被解阻塞(unpark)了,他还是要进行tryAcquire的,但是同时可能正在有新的thread不停加入acquire,然后也在执行tryAcquire,所以unpark了的线程不一定能获取成功,所以如果获取失败,还需要继续unpark。
addWaiter
这个方法没什么复杂的,唯一需要注意的是如果没有头结点,是新建了一个空的Node对象作为head和tail,而不是把当前node设置为head,当前node只会设置为tail。所有设置防止并发,都是通过CAS实现
1. 如果tail不为null,就通过CAS的方法设置当前node设置为新的tail,然后返回
2. 如果设置尾结点失败,判断下有没有头结点,如果没有,设置一个空的Node为head和tail,并把当前node设置为新的tail,否则直接把当前node设置为尾结点
acquireQueued
此处也就引入了重复、自旋的概念。
由于所有的Node都排队了,且head并没有关联thread,所以从对头往队尾找thread。
下面这段逻辑是在死循环里的,所以会重复执行,直到获取成功或者由于某些意外情况退出死循环。
3. 是否是head的下一个node,如果是就执行tryAcquire,成功了就把自己设置为head,然后把关联的线程置为null,把原来的head设置为孤儿node
4. 如果不是head或tryAcquire失败了,就需要把前置node的waitStatus设置为SIGNAL,然后阻塞自身,暂停执行死循环
大家可能会对shouldParkAfterFailedAcquire方法逻辑感觉奇怪,为啥非要把前置的且非CANCELED的node的waitStatus设置为SIGNAL?最终达到的效果就是只有当前阻塞的node的waitStatus是0,其他前置node的waitStatus都是SIGNAL
其实waitStatus就是为了进行node状态用的,而SIGNAL状态的含义就是【后继node是阻塞的或者即将阻塞的】,也就是说此时是为了进行打标,避免唤醒的时候“惊群”。
!注:哪怕前置node是head,也要把其waitStatus设置为SIGNAL(毕竟默认的是0)
可以发现Doug大神为了防止滥用CPU,消耗性能,如果获取资源失败,并不会立马重试,而是通过LockSupport.park将当前线程进行阻塞,通过waitStatus来标志这个状态。(不像我们写业务代码,可能就让线程进行不停死循环,直到成功了)
而且Doug大神使用waitStatus这种写法还避免了类似“惊群”的现象,不浪费CPU性能做到了极致
同步变量释放
接下来看release,不过细心的同学一定知道了,release有个最重要的功能就是对一些被阻塞的node进行唤醒,当然就是唤醒SIGNAL的node的下一个非CANCELED的node,而不是所有node,避免“惊群”。
/*** Releases in exclusive mode. Implemented by unblocking one or* more threads if {@link #tryRelease} returns true.* This method can be used to implement method {@link Lock#unlock}.** @param arg the release argument. This value is conveyed to* {@link #tryRelease} but is otherwise uninterpreted and* can represent anything you like.* @return the value returned from {@link #tryRelease}*/public final boolean release(int arg) {if (tryRelease(arg)) {Node h = head;if (h != null && h.waitStatus != 0)unparkSuccessor(h);return true;}return false;}
和tryAcquire一样,tryRelease是真正执行释放资源的操作,需要实现。
主逻辑就是如果释放成功了,需要唤醒后继第一个非CANCELED的node。
unparkSuccessor
1. 将node(此时的node可能是head也可能是被cancel的node)的waitStatus设置为0,因为需要唤醒下一个node成为新的head了
2. 找到后继第一个非CANCELED的node,进行unpark,使得其继续执行acquireQueued,来竞争获取资源
这个方法里最有意思的一个逻辑是如果后继node是一个CANCELED了的node,那么没有继续这个CANCELED的node的next,而是基于tail从后往前找,找到离head最近的SIGNAL状态的node。
原因是因为当某个node被cancelAcquire的时候,会把该节点从队列里移除,但是因为方法逻辑是先设置状态,后移除,移除之后,node的next就会被设置为null。
所以此处基于tail从后往前找的原因就是防止并发导致读取到node的状态是CANCELED,然后后面基于next往后遍历读取到null,而反过来则不会出问题,因为没有把后继节点的pre设置为null。
可以发现,节点被cancelAcquire的时候,只会把prev和当前node的next设置为null,而所有节点的prev指向都没变。所以从后往前找非CANCELED的node一定没问题。
如果某个node被执行了cancelAcquire,也会unpark后继节点。
所以release和cancelAcquire都会unpark后继节点。
总结
竞争资源总体分三步
1. 尝试获取资源,成功就返回
2. 失败了的线程封装成Node,加入到队列
3. 加入到队列的Node,不停经历(阻塞-非阻塞-tryAcquire),直到获取资源成功
释放资源分两步
4. 尝试释放资源,失败了就返回
5. 释放成功了,需要把头结点的waitStatus置空,唤醒下一个非CANCELED的Node进行资源获取操作
相关文章:

AQS源码解读
文章目录 前言一、AQS是什么?二、解读重点属性statehead、tail 同步变量竞争acquire 同步变量释放 总结 前言 AQS是AbstractQueuedSynchronizer的缩写,也是大神Doug Lea的得意之作。今天我们来进行尽量简化的分析和理解性的代码阅读。 一、AQS是什么&am…...

QT实现天气预报
1. MainWindow类设计的成员变量和方法 public: MainWindow(QWidget* parent nullptr); ~MainWindow(); protected: 形成文本菜单来用来右键关闭窗口 void contextMenuEvent(QContextMenuEvent* event); 鼠标被点击之后此事件被调用 void mousePressEvent(QMouseEv…...

【马蹄集】第二十三周——进位制专题
进位制专题 目录 MT2186 二进制?不同!MT2187 excel的烦恼MT2188 单条件和MT2189 三进制计算机1MT2190 三进制计算机2 MT2186 二进制?不同! 难度:黄金 时间限制:1秒 占用内存:128M 题目…...
[足式机器人]Part3 变分法Ch01-1 数学预备知识——【读书笔记】
本文仅供学习使用 本文参考: 《变分法基础-第三版》老大中 《变分学讲义》张恭庆 《Calculus of Variations of Optimal Control Theory》-变分法和最优控制论-Daneil Liberzon Ch01-1 数学基础-预备知识1 1 数学基础-预备知识1.1 泰勒公式1.1.1 一元函数的泰勒公式…...

计算机网络----CRC冗余码的运算
目录 1. 冗余码的介绍及原理2. CRC检验编码的例子3. 小练习 1. 冗余码的介绍及原理 冗余码是用于在数据链路层的通信链路和传输数据过程中可能会出错的一种检错编码方法(检错码)。原理:发送发把数据划分为组,设每组K个比特&#…...

将Nginx源码数组结构(ngx_array.c)和内存池代码单独编译运行,附代码
在上面一篇的基础上把Nginx源码数组结构也摘录下来,也增加了测试代码,编译运行。 https://blog.csdn.net/katerdaisy/article/details/132358883 《将nginx内存池代码单独编译运行,了解nginx内存池工作原理,附代码》 核心代码&…...

java forEach中不能使用break和continue的原因
1.首先了解break和continue的使用范围和作用 1.1使用范围 break适用范围:只能用于switch或者是循环语句中。当然可以用于增强for循环。 continue适用范围: 用于循环语句中。 1.2作用 break: 1. break用于switch语句的作用是结束一个switch语句。 2. break用于循…...
[杂项]水浒英雄谱系列电影列表
年份 片名 导演 主演 2006-01-01 母夜叉孙二娘 张建亚 周海媚 、 莫少聪 、 于承惠 [1] 2008-01-01 碧瑶霜迷案 黄祖权 陈龙 、 陈德容 、 翁家明 [7] 2008-05-09 青面兽杨志 张建亚 吕良伟 、 计春华 、 孟广美 [2] 2008-05-09 扈三娘与矮脚虎王英 张建亚 曾宝仪 、 郭德纲 、…...

6.RocketMQ之索引文件ConsumeQueue
本文着重分析为consumequeue/topic/queueId目录下的索引文件。 1.ConsumeQueueStore public class ConsumeQueueStore {protected final ConcurrentMap<String>, ConcurrentMap<Integer>, ConsumeQueueInterface>> consumeQueueTable;public boolean load(…...

【C++学习手札】一文带你认识C++虚继承
食用指南:本文在有C基础的情况下食用更佳 🍀本文前置知识:C虚函数(很重要,内部剖析) ♈️今日夜电波:僕らのつづき—柊優花 1:06 ━━━━━━️💟──────── 3:51 …...
神经网络基础-神经网络补充概念-63-残差网络
概念 残差网络(Residual Network,ResNet)是一种深度卷积神经网络结构,旨在解决深层网络训练中的梯度消失和梯度爆炸问题,以及帮助训练非常深的网络。ResNet 在2015年被提出,其核心思想是引入了"残差块…...

【从0开始学架构笔记】01 基础架构
文章目录 一、架构的定义1. 系统与子系统2. 模块与组件3. 框架与架构4. 重新定义架构 二、架构设计的目的三、复杂度来源:高性能1. 单机复杂度2. 集群复杂度2.1 任务分配2.2 任务分解(微服务) 四、复杂度来源:高可用1. 计算高可用…...

vue3+ts+vite使用el-breadcrumb实现面包屑组件,实现面包屑过渡动画
简介 使用 element-plus 的 el-breadcrumb 组件,实现根据页面路由动态生成面包屑导航,并实现面包屑导航的切换过渡动画 一、先看效果加粗样式 1.1 静态效果 1.2 动态效果 二、全量代码 <script lang"ts" setup> import { ref, watch…...

【Java 动态数据统计图】动态数据统计思路案例(动态,排序,数组)四(116)
需求::前端根据后端的返回数据:画统计图; 1.动态获取地域数据以及数据中的平均值,按照平均值降序排序; 说明: X轴是动态的,有对应区域数据则展示; X轴 区域数据降序排序…...
Chrome命令行开关
Electron 支持的命令行开关 –client-certificatepath 设置客户端的证书文件 path . –ignore-connections-limitdomains 忽略用 , 分隔的 domains 列表的连接限制. –disable-http-cache 禁止请求 HTTP 时使用磁盘缓存. –remote-debugging-portport 在指定的 端口 通…...

元宇宙赛道加速破圈 和数软件抓住“元宇宙游戏”发展新风口
当下海外游戏市场仍然具备较大的增长空间。据机构预测,至2025年全球移动游戏市场规模将达1606亿美元,对应2020-2025年复合增长率11%。与此同时,随着元宇宙概念持续升温,国内外多家互联网巨头纷纷入场。行业分析平台New…...

Vue的鼠标键盘事件
Vue的鼠标键盘事件 原生 鼠标事件(将v-on简写为) click // 点击 dblclick // 双击 mousedown // 按下 mousemove // 移动 mouseleave // 离开 mouseout // 移出 mouseenter // 进入 mouseover // 鼠标悬浮mousedown.left 键盘事件 keydown //键盘按下时触发 keypress …...
Bytebase 2.6.0 - 支持通过 LDAP 配置 SSO,支持 RisingWave 数据库
🚀 新功能 支持通过 LDAP 配置 SSO。支持增加多个只读连接。Schema 模版支持列类型约束。支持 RisingWave 数据库。库表同步功能支持 TiDB。数据脱敏功能支持 SQL Server。SQL 审核 CI 功能支持 Azure DevOps。 🎄 改进 支持设置数据库的环境与所属实…...

C# 读取pcd、ply点云文件数据
最近研究了下用pcl读取点云数据,又做了个C#的dll,方便读取,同样这个dll基于pcl 最新版本1.13.1版本开发。 上次做的需要先得到点云长度,再获取数据。这次这个定义了一个PointCloudXYZ类来存数据。将下面的dll拷贝到可执行目录下&a…...
LeetCode1387 将整数按权重排序
思路 首先是这种计算权重的方式很有可能出现重复,所以需要记忆化搜索记忆化搜索:先查表再计算,先存表再返回。将整数 x 和计算的权重分别存储数组的0和1的位置重写compare将数组排序按规则排序返回结果 代码 class Solution {private Hash…...

网络六边形受到攻击
大家读完觉得有帮助记得关注和点赞!!! 抽象 现代智能交通系统 (ITS) 的一个关键要求是能够以安全、可靠和匿名的方式从互联车辆和移动设备收集地理参考数据。Nexagon 协议建立在 IETF 定位器/ID 分离协议 (…...

《从零掌握MIPI CSI-2: 协议精解与FPGA摄像头开发实战》-- CSI-2 协议详细解析 (一)
CSI-2 协议详细解析 (一) 1. CSI-2层定义(CSI-2 Layer Definitions) 分层结构 :CSI-2协议分为6层: 物理层(PHY Layer) : 定义电气特性、时钟机制和传输介质(导线&#…...

ElasticSearch搜索引擎之倒排索引及其底层算法
文章目录 一、搜索引擎1、什么是搜索引擎?2、搜索引擎的分类3、常用的搜索引擎4、搜索引擎的特点二、倒排索引1、简介2、为什么倒排索引不用B+树1.创建时间长,文件大。2.其次,树深,IO次数可怕。3.索引可能会失效。4.精准度差。三. 倒排索引四、算法1、Term Index的算法2、 …...

12.找到字符串中所有字母异位词
🧠 题目解析 题目描述: 给定两个字符串 s 和 p,找出 s 中所有 p 的字母异位词的起始索引。 返回的答案以数组形式表示。 字母异位词定义: 若两个字符串包含的字符种类和出现次数完全相同,顺序无所谓,则互为…...
Unit 1 深度强化学习简介
Deep RL Course ——Unit 1 Introduction 从理论和实践层面深入学习深度强化学习。学会使用知名的深度强化学习库,例如 Stable Baselines3、RL Baselines3 Zoo、Sample Factory 和 CleanRL。在独特的环境中训练智能体,比如 SnowballFight、Huggy the Do…...
OpenLayers 分屏对比(地图联动)
注:当前使用的是 ol 5.3.0 版本,天地图使用的key请到天地图官网申请,并替换为自己的key 地图分屏对比在WebGIS开发中是很常见的功能,和卷帘图层不一样的是,分屏对比是在各个地图中添加相同或者不同的图层进行对比查看。…...

用机器学习破解新能源领域的“弃风”难题
音乐发烧友深有体会,玩音乐的本质就是玩电网。火电声音偏暖,水电偏冷,风电偏空旷。至于太阳能发的电,则略显朦胧和单薄。 不知你是否有感觉,近两年家里的音响声音越来越冷,听起来越来越单薄? —…...
【JavaSE】多线程基础学习笔记
多线程基础 -线程相关概念 程序(Program) 是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合简单的说:就是我们写的代码 进程 进程是指运行中的程序,比如我们使用QQ,就启动了一个进程,操作系统就会为该进程分配内存…...

三分算法与DeepSeek辅助证明是单峰函数
前置 单峰函数有唯一的最大值,最大值左侧的数值严格单调递增,最大值右侧的数值严格单调递减。 单谷函数有唯一的最小值,最小值左侧的数值严格单调递减,最小值右侧的数值严格单调递增。 三分的本质 三分和二分一样都是通过不断缩…...
Oracle11g安装包
Oracle 11g安装包 适用于windows系统,64位 下载路径 oracle 11g 安装包...