功能简介:
  • AbstractQueuedSynchronizer(以下简称AQS)是Java并发包提供的一个同步基础机制,是并发包中实现Lock和其他同步机制(如:Semaphore、CountDownLatch和FutureTask等)的基础。
  • AQS内部包含一个FIFO的同步等待队列,简单的说,没有成功获取控制权的线程会在这个队列中等待。
  • AQS内部管理了一个原子的int域作为内部状态信息,并提供了一些方法来访问该域,基于AQS实现的同步机制可以按自己的需要来灵活使用这个 int域,比如:ReentrantLock用它记录锁重入次数;CountDownLatch用它表示内部的count;FutureTask用它表示任务运行状态(Running,Ran和Cancelled);Semaphore用它表示许可数量。
  • AQS提供了独占和共享两种模式。在独占模式下,当一个线程获取了AQS的控制权,其他线程获取控制权的操作就会失败;但在共享模式下,其他线程的获取控制权操作就可能成功。并发包中的同步机制如ReentrantLock就是典型的独占模式,Semaphore是共享模式;也有同时使用两种模式的同步机制,如ReentrantReadWriteLock。
  • AQS内部提供了一个ConditionObject类来支持独占模式下的(锁)条件,这个条件的功能与Object的wait和notify/notifyAll的功能类似,但更加明确和易用。
  • AQS一般的使用方式为定义一个实现AQS的非公有的内部帮助类作为内部代理,来实现具体同步机制的方法,如Lock的lock和unlock;AQS中也提供一些检测和监控内部队列和条件对象的方法,具体同步机制可以按需使用这些方法;AQS内部只有一个状态,即原子int域,如果基于AQS实现的类需要做序列化/反序列化,注意这一点。
源码分析:
  • 内部等待队列:
       首先我们先做一个简单的概览,内部的同步等待队列是由一系列节点组成的一个链表。如果要将一个线程入队(竞争失败,进入队列等待),只需将这个线程及相关信息组成一个节点,拼接到队列链表尾部(尾节点)即可;如果要将一个线程出队(竞争成功),只需重新设置新的队列首部(头节点)即可。
       接下来先看一下组成同步等待队列的节点的类:

说明:节点类Node内部定义了一些常量,如节点模式、等待状态;Node 内部有指向其前驱和后继节点的引用(类似双向链表);Node内部有保存当前线程的引用;Node内部的nextWaiter域在共享模式下指向一个常量 SHARED,在独占模式下为null或者是一个普通的等待条件队列(只有独占模式下才存在等待条件)。

 
       再看一下AQS中同步等待队列相关的域:
  1. /**
  2. * 同步等待队列的头节点,延迟初始化。除了初始化之外,只能通过setHead方法来改变
  3. * 这个域。注:如果头结点存在,那么它的waitStatus可以保证一定不是CANCELLED。
  4. */
  5. private transient volatile Node head;
  6. /**
  7. * 同步等待队列的尾节点,延迟初始化。只有通过enq方法添加一个新的等待节点的时候
  8. * 才会改变这个域。
  9. */
  10. private transient volatile Node tail;
 
  • 内部状态值:
  1. /**
  2. * The synchronization state.
  3. */
  4. private volatile int state;
  5. /**
  6. * Returns the current value of synchronization state.
  7. * This operation has memory semantics of a <tt>volatile</tt> read.
  8. * @return current state value
  9. */
  10. protected final int getState() {
  11. return state;
  12. }
  13. /**
  14. * Sets the value of synchronization state.
  15. * This operation has memory semantics of a <tt>volatile</tt> write.
  16. * @param newState the new state value
  17. */
  18. protected final void setState(int newState) {
  19. state = newState;
  20. }
  21. /**
  22. * Atomically sets synchronization state to the given updated
  23. * value if the current state value equals the expected value.
  24. * This operation has memory semantics of a <tt>volatile</tt> read
  25. * and write.
  26. *
  27. * @param expect the expected value
  28. * @param update the new value
  29. * @return true if successful. False return indicates that the actual
  30. *         value was not equal to the expected value.
  31. */
  32. protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
  33. // See below for intrinsics setup to support this
  34. return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
  35. }
  • 上面已经看到AQS内部的整体数据结构,一个同步等待队列+一个(原子的)int域。下面来从请求和释放两条主线来进行相关代码分析。
       首先看一下独占模式下,忽略中断的请求方法:
  1. /**
  2. * 独占模式下进行请求,忽略中断。方法实现中至少会调用一次tryAcquire方法,
  3. * 请求成功后方法返回。否则当前线程会排队,可能会重复的阻塞和解除阻塞,
  4. * 执行tryAcquire方法,直到成功。这个方法可以用来实现Lock的lock方法。
  5. *
  6. * @param arg the acquire argument.  这个值被传递给tryAcquire方法,值在
  7. *        这里并没有实际意义,如果基于AQS实现自己的同步机制(可能要实现
  8. *        tryAcquire方法),可以灵活利用这个值。
  9. */
  10. public final void acquire(int arg) {
  11. if (!tryAcquire(arg) &&
  12. acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
  13. selfInterrupt();
  14. }
       acquire方法中首先调用tryAcquire方法,如果tryAcquire返回true,说明请求成功,直接返回;否则,继续调用 acquireQueued方法,如果acquireQueued方法返回true,还需要调用一下selfInterrupt方法。
首先看一下tryAcquire方法,该方法在AQS中并没有具体实现,而是开放出来,交由子类去实现。
  1. /**
  2. * 在独占模式下尝试请求(控制权)。这个方法(实现)应该查看一下对象的
  3. * 状态是否允许在独占模式下请求,如果允许再进行请求。
  4. *
  5. * 这个方法总是被请求线程执行,如果方法执行失败,会将当前线程放到
  6. * 同步等待队列中(如果当前线程还不在同步等待队列中),直到被其他线程的释放
  7. * 操作唤醒。可以用来实现Lock的tryLock方法。
  8. *
  9. * 该方法默认抛出UnsupportedOperationException异常。
  10. *
  11. * @param arg the acquire argument. This value is always the one
  12. *        passed to an acquire method, or is the value saved on entry
  13. *        to a condition wait.  The value is otherwise uninterpreted
  14. *        and can represent anything you like.
  15. * @return {@code true} if successful. Upon success, this object has
  16. *         been acquired.
  17. * @throws IllegalMonitorStateException if acquiring would place this
  18. *         synchronizer in an illegal state. This exception must be
  19. *         thrown in a consistent fashion for synchronization to work
  20. *         correctly.
  21. * @throws UnsupportedOperationException if exclusive mode is not supported
  22. */
  23. protected boolean tryAcquire(int arg) {
  24. throw new UnsupportedOperationException();
  25. }
       接下来调用acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg),先看下其中的addWaiter方法。
  1. /**
  2. * Creates and enqueues node for current thread and given mode.
  3. *
  4. * @param mode Node.EXCLUSIVE for exclusive, Node.SHARED for shared
  5. * @return the new node
  6. */
  7. private Node addWaiter(Node mode) {
  8. //根据当前线程和模式创建一个Node。
  9. Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
  10. //尝试快速入队,失败的话再执行正常的入队过程
  11. Node pred = tail;
  12. if (pred != null) {
  13. //如果同步等待队列尾节点不为null,将当前(线程的)Node链接到尾节点。
  14. node.prev = pred;
  15. //尝试将当前Node设置(原子操作)为同步等待队列的尾节点。
  16. if (compareAndSetTail(pred, node)) {
  17. //如果设置成功,完成链接(pred的next指向当前节点)。
  18. pred.next = node;
  19. //返回当前节点。
  20. return node;
  21. }
  22. }
  23. //如果同步等待队列尾节点为null,或者快速入队过程中设置尾节点失败,
  24. //进行正常的入队过程,调用enq方法。
  25. enq(node);
  26. //返回当前节点。
  27. return node;
  28. }
       看一下入队方法。
  1. /**
  2. * Inserts node into queue, initializing if necessary. See picture above.
  3. * @param node the node to insert
  4. * @return node's predecessor
  5. */
  6. private Node enq(final Node node) {
  7. for (;;) {
  8. Node t = tail;
  9. if (t == null) { // Must initialize
  10. /*
  11. * 如果同步等待队列尾节点为null,说明还没有任何线程进入同步等待队列,
  12. * 这时要初始化同步等待队列:创建一个(dummy)节点,然后尝试将这个
  13. * 节点设置(CAS)为头节点,如果设置成功,将尾节点指向头节点
  14. * 也就是说,第一次有线程进入同步等待队列时,要进行初始化,初始化
  15. * 的结果就是头尾节点都指向一个哑(dummy)节点。
  16. */
  17. if (compareAndSetHead(new Node()))
  18. tail = head;
  19. } else {
  20. //将当前(线程)节点的前驱节点指向同步等待队列的尾节点。
  21. node.prev = t;
  22. //注意节点拼接到同步等待队列总是分为3个步骤:1.将其prev引用指向尾节点 2.尝试将其设置为尾节点 3.将其prev节点(第2步之前的尾节点)的next指向其本身。
  23. //所以一个节点为尾节点,可以保证prev一定不为null,但无法保证其prev的next不为null。所以后续的一些方法内会看到很多对同步等待队列的反向遍历。
  24. //尝试将当前节点设置为同步等待队列的尾节点。
  25. if (compareAndSetTail(t, node)) {
  26. //如果成功,将之前尾节点的后继节点指向当前节点(现在的尾节点),完成节点拼接。
  27. t.next = node;
  28. //返回之前的尾节点。
  29. return t;
  30. }
  31. }
  32. }
  33. }
       现在可以看acquireQueued方法。
  1. /**
  2. * Acquires in exclusive uninterruptible mode for thread already in
  3. * queue. Used by condition wait methods as well as acquire.
  4. *
  5. * @param node the node
  6. * @param arg the acquire argument
  7. * @return {@code true} if interrupted while waiting
  8. */
  9. final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
  10. boolean failed = true;
  11. try {
  12. boolean interrupted = false;
  13. for (;;) {
  14. //找到当前节点的前驱节点p
  15. final Node p = node.predecessor();
  16. /*
  17. * 检测p是否为头节点,如果是,再次调用tryAcquire方法
  18. * (这里可以体现出acquire方法执行过程中tryAcquire方法
  19. * 至少被调用一次)。
  20. */
  21. if (p == head && tryAcquire(arg)) {
  22. //如果p节点是头节点且tryAcquire方法返回true。那么将
  23. //当前节点设置为头节点。
  24. //从这里可以看出,请求成功且已经存在队列中的节点会被设置成头节点。
  25. setHead(node);
  26. //将p的next引用置空,帮助GC,现在p已经不再是头节点了。
  27. p.next = null; // help GC
  28. //设置请求标记为成功
  29. failed = false;
  30. //传递中断状态,并返回。
  31. return interrupted;
  32. }
  33. //如果p节点不是头节点,或者tryAcquire返回false,说明请求失败。
  34. //那么首先需要判断请求失败后node节点是否应该被阻塞,如果应该
  35. //被阻塞,那么阻塞node节点,并检测中断状态。
  36. if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
  37. parkAndCheckInterrupt())
  38. //如果有中断,设置中断状态。
  39. interrupted = true;
  40. }
  41. } finally {
  42. if (failed) //最后检测一下如果请求失败(异常退出),取消请求。
  43. cancelAcquire(node);
  44. }
  45. }
       上面方法中如果请求成功,会将当前节点设置为同步等待队列的头节点。看一下设置为头节点的方法。
  1. /**
  2. * Sets head of queue to be node, thus dequeuing. Called only by
  3. * acquire methods.  Also nulls out unused fields for sake of GC
  4. * and to suppress unnecessary signals and traversals.
  5. *
  6. * @param node the node
  7. */
  8. private void setHead(Node node) {
  9. head = node;
  10. //请求成功,当前线程获取控制权,当前节点会取代之前(dummy)头节点的位置。所以置空thread和prev这些没用的域。
  11. node.thread = null;
  12. node.prev = null;
  13. }
       继续看shouldParkAfterFailedAcquire方法。
  1. /**
  2. * 在一个节点请求失败时,检测并更新改节点的(等待)状态。如果当前
  3. * 节点的线程应该被阻塞,那么返回true。这里是整个请求(循环)中主
  4. * 要信号控制部分。方法的条件:pred == node.prev
  5. *
  6. * @param pred node's predecessor holding status
  7. * @param node the node
  8. * @return {@code true} if thread should block
  9. */
  10. private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
  11. //获取当前节点的前驱节点的等待状态。
  12. int ws = pred.waitStatus;
  13. if (ws == Node.SIGNAL)
  14. /*
  15. * 如果当前节点的前驱节点的状态为SIGNAL,说明当前节点已经声明了需要唤醒,
  16. * 所以可以阻塞当前节点了,直接返回true。
  17. * 一个节点在其被阻塞之前需要线程"声明"一下其需要唤醒(就是将其前驱节点
  18. * 的等待状态设置为SIGNAL,注意其前驱节点不能是取消状态,如果是,要跳过)
  19. */
  20. return true;
  21. if (ws > 0) {
  22. /*
  23. * 如果当前节点的前驱节点是取消状态,那么需要跳过这些(取消状态)前驱节点
  24. * 然后重试。
  25. */
  26. do {
  27. node.prev = pred = pred.prev;
  28. } while (pred.waitStatus > 0);
  29. pred.next = node;
  30. } else {
  31. /*
  32. * 这里等待状态一定是0或者PROPAGATE。这里将当前节点的前驱节点(非取消状态)的
  33. * 等待状态设置为SIGNAL。来声明需要一个(唤醒)信号。接下来方法会返回false,
  34. * 还会继续尝试一下请求,以确保在阻塞之前确实无法请求成功。
  35. */
  36. compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
  37. }
  38. return false;
  39. }
       再看一下进行实际阻塞操作的parkAndCheckInterrupt方法。
  1. /**
  2. * Convenience method to park and then check if interrupted
  3. *
  4. * @return {@code true} if interrupted
  5. */
  6. private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
  7. //阻塞当前线程。
  8. LockSupport.park(this);
  9. //线程被唤醒,方法返回当前线程的中断状态,并重置当前线程的中断状态(置为false)。
  10. return Thread.interrupted();
  11. }
       看一下acquireQueued最后finally块中的cancelAcquire方法。
  1. /**
  2. * Cancels an ongoing attempt to acquire.
  3. *
  4. * @param node the node
  5. */
  6. private void cancelAcquire(Node node) {
  7. // Ignore if node doesn't exist
  8. if (node == null)
  9. return;
  10. //跳过首先将要取消的节点的thread域置空。
  11. node.thread = null;
  12. //跳过状态为"取消"的前驱节点。
  13. Node pred = node.prev;
  14. //node前面总是会存在一个非"取消"状态的节点,所以这里不需要null检测。
  15. while (pred.waitStatus > 0)
  16. node.prev = pred = pred.prev;
  17. // predNext节点(node节点前面的第一个非取消状态节点的后继节点)是需要"断开"的节点。
  18. // 下面的CAS操作会达到"断开"效果,但(CAS操作)也可能会失败,因为可能存在其他"cancel"
  19. // 或者"singal"的竞争
  20. Node predNext = pred.next;
  21. // Can use unconditional write instead of CAS here.
  22. // After this atomic step, other Nodes can skip past us.
  23. // Before, we are free of interference from other threads.
  24. node.waitStatus = Node.CANCELLED;
  25. // 如果当前节点是尾节点,那么删除当前节点(将当前节点的前驱节点设置为尾节点)。
  26. if (node == tail && compareAndSetTail(node, pred)) {
  27. //将前驱节点(已经设置为尾节点)的next置空。
  28. compareAndSetNext(pred, predNext, null);
  29. } else {
  30. //如果当前节点不是尾节点,说明后面有其他等待线程,需要做一些唤醒工作。
  31. // 如果当前节点不是头节点,那么尝试将当前节点的前驱节点
  32. // 的等待状态改成SIGNAL,并尝试将前驱节点的next引用指向
  33. // 其后继节点。否则,唤醒后继节点。
  34. int ws;
  35. if (pred != head &&
  36. ( (ws = pred.waitStatus) == Node.SIGNAL || (ws <= 0 && compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL)) )
  37. && pred.thread != null) {
  38. //如果当前节点的前驱节点不是头节点,那么需要给当前节点的后继节点一个"等待唤醒"的标记,
  39. //即 将当前节点的前驱节点等待状态设置为SIGNAL,然后将其设置为当前节点的后继节点的前驱节点....(真绕!)
  40. Node next = node.next;
  41. if (next != null && next.waitStatus <= 0)
  42. compareAndSetNext(pred, predNext, next);
  43. } else {
  44. //否则,唤醒当前节点的后继节点。
  45. unparkSuccessor(node);
  46. }
  47. //前面提到过,取消节点的next引用会指向自己。
  48. node.next = node; // help GC
  49. }
  50. }
       最后来看一下unparkSuccessor方法。
  1. /**
  2. * 如果node存在后继节点,唤醒后继节点。
  3. *
  4. * @param node the node
  5. */
  6. private void unparkSuccessor(Node node) {
  7. /*
  8. * 如果node的等待状态为负数(比如:可能需要一个信号),尝试去清空
  9. * "等待唤醒"的状态(将状态置为0),即使设置失败,或者该状态已经
  10. * 被正在等待的线程修改,也没有任何影响。
  11. */
  12. int ws = node.waitStatus;
  13. if (ws < 0) //如果当前节点的状态小于0,尝试设置为0。
  14. compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
  15. /*
  16. * 需要唤醒的线程在node的后继节点,一般来说就是node的next引用指向的节点。
  17. * 但如果next指向的节点被取消或者为null,那么就同步等待队列的队尾反向查找离
  18. * 当前节点最近的且状态不是"取消"的节点。
  19. */
  20. Node s = node.next;
  21. if (s == null || s.waitStatus > 0) {
  22. s = null;
  23. for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
  24. if (t.waitStatus <= 0)
  25. s = t;
  26. }
  27. if (s != null) //如果存在(需要唤醒的节点),将该节点的线程唤醒。
  28. LockSupport.unpark(s.thread);
  29. }
       回到acquire方法,最后如果acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)返回true,说明当前线程被中断,会继续调用selfInterrupt方法。
  1. /**
  2. * Convenience method to interrupt current thread.
  3. */
  4. private static void selfInterrupt() {
  5. //中断当前线程。
  6. Thread.currentThread().interrupt();
  7. }
       OK,现在来总结一下acquire方法中的逻辑:
       1.调用tryAcquire方法进行(控制权)请求,如果请求成功,方法直接返回。
       2.如果请求失败,那么会使用当前线程建立一个独占模式的节点,然后将节点放到同步等待队列的队尾。然后进入一个无限循环。(这个过程中会帮助完成同步 等待队列的初始化,初始化过程中也可以看到,同步等待队列初始化后头尾节点都指向同一个哑节点。请求失败的线程(节点)进入队列时会链接到队列的尾部,如 果同步等待队列内的线程(节点)请求成功,会将其设置为新的头节点。)
       3.无限循环中会判断当前同步等待队列中是否有其他线程。
       4. 如果没有,再次调用tryAcquire进行请求。
       5.如果请求成功,将当前节点设置为同步等待队列头节点,向上传递中断状态,然后主循环退出。
       6.如果同步等待队列中有其他线程(在当前线程前面),或者前面第4步请求失败,那么首先需要检查当前节点是否已经设置"等待唤醒"标记,即将其非取消状态前驱节点的等待状态设置为SIGNAL。
       7.如果未设置"等待唤醒"标记,进行标记设置,然后继续进行无限循环,进入第3步。
       8.如果已经设置"等待唤醒"标记,那么阻塞当前线程(节点)。
       9.当前节点(线程)被唤醒后,设置(传递)中断标记,然后继续进行无限循环,进入第3步。
       10.最后在无限循环退出后,要判断请求是否失败(由于一些原因,循环退出,但请求失败),如果失败,取消当前节点。
 
       接下来看一下独占模式下,响应中断的请求方法,这个方法会抛出中断异常:
  1. /**
  2. * 独占模式下进行请求,如果当前线程被中断,放弃方法执行(抛出异常),
  3. * 方法实现中,首先会检查当前线程的中断状态,然后会执行至少一次
  4. * tryAcquire方法,如果请求成功,方法返回;如果失败,当前线程会。
  5. * 在同步等待队列中排队,可能会重复的被阻塞和被唤醒,并执行tryAcquire
  6. * 方法直到成功或者当前线程被中断。可以用来实现Lock的lockInterruptibly。
  7. *
  8. * @param arg the acquire argument.  This value is conveyed to
  9. *        {@link #tryAcquire} but is otherwise uninterpreted and
  10. *        can represent anything you like.
  11. * @throws InterruptedException if the current thread is interrupted
  12. */
  13. public final void acquireInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {
  14. if (Thread.interrupted())
  15. throw new InterruptedException();
  16. if (!tryAcquire(arg)) //如果请求不成功,执行doAcquireInterruptibly方法。
  17. doAcquireInterruptibly(arg);
  18. }
       继续看一下doAcquireInterruptibly方法。
  1. /**
  2. * Acquires in exclusive interruptible mode.
  3. * @param arg the acquire argument
  4. */
  5. private void doAcquireInterruptibly(int arg)
  6. throws InterruptedException {
  7. final Node node = addWaiter(Node.EXCLUSIVE);
  8. boolean failed = true;
  9. try {
  10. for (;;) {
  11. final Node p = node.predecessor();
  12. if (p == head && tryAcquire(arg)) {
  13. setHead(node);
  14. p.next = null; // help GC
  15. failed = false;
  16. return;
  17. }
  18. if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
  19. parkAndCheckInterrupt())
  20. throw new InterruptedException(); //区别
  21. }
  22. } finally {
  23. if (failed)
  24. cancelAcquire(node);
  25. }
  26. }

和前面的acquireQueued方法类似,区别基本上只是对中断状态的处理,这里没有将中断状态传递给上层,而是直接抛出InterruptedException异常,方法实现里其他方法的分析可以参考前面。

 
       最后看一下独占模式下,响应中断并且支持超时的请求方法:
  1. /**
  2. * 独占模式下进行请求,如果当前线程被中断,放弃方法执行(抛出异常),
  3. * 如果给定的超时时间耗尽,方法失败。方法实现中,首先会检查当前线程
  4. * 的中断状态,然后会执行至少一次tryAcquire方法,如果请求成功,方法
  5. * 返回;如果失败,当前线程会在同步等待队列中排队,可能会重复的被阻塞和
  6. * 被唤醒,并执行tryAcquire方法直到成功或者当前线程被中断或者超时时
  7. * 间耗尽。可以用来实现Lock的tryLock(long, TimeUnit)。
  8. *
  9. * @param arg the acquire argument.  This value is conveyed to
  10. *        {@link #tryAcquire} but is otherwise uninterpreted and
  11. *        can represent anything you like.
  12. * @param nanosTimeout the maximum number of nanoseconds to wait
  13. * @return {@code true} if acquired; {@code false} if timed out
  14. * @throws InterruptedException if the current thread is interrupted
  15. */
  16. public final boolean tryAcquireNanos(int arg, long nanosTimeout) throws InterruptedException {
  17. if (Thread.interrupted())
  18. throw new InterruptedException();
  19. return tryAcquire(arg) || //如果请求失败,调用doAcquireNanos方法。
  20. doAcquireNanos(arg, nanosTimeout);
  21. }
       继续看一下doAcquireNanos方法。
  1. /**
  2. * Acquires in exclusive timed mode.
  3. *
  4. * @param arg the acquire argument
  5. * @param nanosTimeout max wait time
  6. * @return {@code true} if acquired
  7. */
  8. private boolean doAcquireNanos(int arg, long nanosTimeout)
  9. throws InterruptedException {
  10. long lastTime = System.nanoTime();
  11. final Node node = addWaiter(Node.EXCLUSIVE);
  12. boolean failed = true;
  13. try {
  14. for (;;) {
  15. final Node p = node.predecessor();
  16. if (p == head && tryAcquire(arg)) {
  17. setHead(node);
  18. p.next = null; // help GC
  19. failed = false;
  20. return true;
  21. }
  22. if (nanosTimeout <= 0)
  23. return false;
  24. if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
  25. nanosTimeout > spinForTimeoutThreshold) //区别
  26. LockSupport.parkNanos(this, nanosTimeout); //区别
  27. long now = System.nanoTime();
  28. nanosTimeout -= now - lastTime;
  29. lastTime = now;
  30. if (Thread.interrupted())
  31. throw new InterruptedException();
  32. }
  33. } finally {
  34. if (failed)
  35. cancelAcquire(node);
  36. }
  37. }
  38. /**
  39. * The number of nanoseconds for which it is faster to spin
  40. * rather than to use timed park. A rough estimate suffices
  41. * to improve responsiveness with very short timeouts.
  42. */
  43. static final long spinForTimeoutThreshold = 1000L;
       和前面的doAcquireInterruptibly方法类似,区别在于方法实现里面加入了超时时间的检测,如果超时方法返回false。阻塞部分较之 前也有区别,如果剩余的超时时间小于1000纳秒,方法自旋;否则当前线程阻塞一段时间(剩余超时时间时长)。方法实现里其他方法的分析可以参考前面。
 
       看完了独占模式下的请求方法,继续分析共享模式下的请求方法。首先看下忽略中断的请求方法:
  1. /**
  2. * Acquires in shared mode, ignoring interrupts.  Implemented by
  3. * first invoking at least once {@link #tryAcquireShared},
  4. * returning on success.  Otherwise the thread is queued, possibly
  5. * repeatedly blocking and unblocking, invoking {@link
  6. * #tryAcquireShared} until success.
  7. *
  8. * @param arg the acquire argument.  This value is conveyed to
  9. *        {@link #tryAcquireShared} but is otherwise uninterpreted
  10. *        and can represent anything you like.
  11. */
  12. public final void acquireShared(int arg) {
  13. //首先调用tryAcquireShared方法
  14. if (tryAcquireShared(arg) < 0)
  15. //如果tryAcquireShared方法返回结果小于0,继续调用doAcquireShared方法。
  16. doAcquireShared(arg);
  17. }
       acquireShared方法中首先调用tryAcquireShared方法,如果tryAcquireShared返回值大于等于0,说明请求成 功,直接返回;否则,继续调用doAcquireShared方法。先看一下tryAcquireShared方法,该方法在AQS中并没有具体实现,同 样开放出来,交由子类去实现。
  1. /**
  2. * 在共享模式下尝试请求(控制权)。这个方法(实现)应该查看一下对象的
  3. * 状态是否允许在共享模式下请求,如果允许再进行请求。
  4. *
  5. * 这个方法总是被请求线程执行,如果方法执行失败,会将当前线程放到
  6. * 同步等待队列中(如果当前线程还不在同步等待队列中),直到被其他线程的释放
  7. * 操作唤醒。
  8. *
  9. * <p>The default implementation throws {@link
  10. * UnsupportedOperationException}.
  11. *
  12. * @param arg the acquire argument. This value is always the one
  13. *        passed to an acquire method, or is the value saved on entry
  14. *        to a condition wait.  The value is otherwise uninterpreted
  15. *        and can represent anything you like.
  16. * @return 返回负数表示失败;返回0表示共享模式下的请求成功,但是接下来
  17. *         的共享模式请求不会成功;返回正数表示共享模式请求成功,接下来
  18. *         的共享模式请求也可以成功,当然前提是接下来的等待线程必须检测
  19. *         对象的状态是否允许请求。(Support for three different
  20. *         return values enables this method to be used in contexts
  21. *         where acquires only sometimes act exclusively.)  Upon
  22. *         success, this object has been acquired.
  23. * @throws IllegalMonitorStateException if acquiring would place this
  24. *         synchronizer in an illegal state. This exception must be
  25. *         thrown in a consistent fashion for synchronization to work
  26. *         correctly.
  27. * @throws UnsupportedOperationException if shared mode is not supported
  28. */
  29. protected int tryAcquireShared(int arg) {
  30. throw new UnsupportedOperationException();
  31. }
       接下来看一下doAcquireShared方法。
  1. /**
  2. * Acquires in shared uninterruptible mode.
  3. * @param arg the acquire argument
  4. */
  5. private void doAcquireShared(int arg) {
  6. //将当前线程以共享模式加入同步等待队列。
  7. final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
  8. boolean failed = true;
  9. try {
  10. boolean interrupted = false;
  11. //请求主循环
  12. for (;;) {
  13. //获取当前节点的前驱节点p
  14. final Node p = node.predecessor();
  15. if (p == head) {
  16. //如果p是头节点。再次调用tryAcquireShared方法。
  17. int r = tryAcquireShared(arg);
  18. if (r >= 0) {
  19. //如果tryAcquireShared方法执行成功,执行setHeadAndPropagate
  20. setHeadAndPropagate(node, r);
  21. //p节点被移除,置空next引用,帮助GC。
  22. p.next = null; // help GC
  23. if (interrupted)//检测中断状态,传递中断状态。
  24. selfInterrupt();
  25. //标记方法请求成功。
  26. failed = false;
  27. return;
  28. }
  29. }
  30. //如果当前节点的前驱节点不是头节点,判断当前节点
  31. //请求失败后是否要被阻塞,如果是,阻塞并保存当前线程中断状态。
  32. if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
  33. parkAndCheckInterrupt())
  34. interrupted = true;
  35. }
  36. } finally {
  37. if (failed)//如果请求失败,取消当前节点。
  38. cancelAcquire(node);
  39. }
  40. }
      上面的方法实现里,如果请求成功,会调用setHeadAndPropagate方法,看下这个方法的实现。
  1. /**
  2. * 将node设置为同步等待队列的头节点,并且检测一下node的后继节点是
  3. * 否在共享模式下等待,如果是,并且propagate > 0 或者之前头节
  4. * 点的等待状态是PROPAGATE,唤醒后续节点。
  5. *
  6. * @param node the node
  7. * @param propagate the return value from a tryAcquireShared
  8. */
  9. private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
  10. Node h = head; // Record old head for check below
  11. setHead(node);
  12. /*
  13. * 尝试去唤醒队列中的下一个节点,如果满足如下条件:
  14. *   调用者明确表示"传递"(propagate > 0),
  15. *     或者h.waitStatus为PROPAGATE(被上一个操作设置)
  16. *     (注:这里使用符号检测是因为PROPAGATE状态可能会变成SIGNAL状态)
  17. * 并且
  18. *   下一个节点处于共享模式或者为null。
  19. *
  20. * The conservatism in both of these checks may cause
  21. * unnecessary wake-ups, but only when there are multiple
  22. * racing acquires/releases, so most need signals now or soon
  23. * anyway.
  24. */
  25. if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0) {
  26. Node s = node.next;
  27. if (s == null || s.isShared())
  28. doReleaseShared();
  29. }
  30. }
       继续看下doReleaseShared方法。
  1. /**
  2. * 共享模式下的释放(控制权)动作 -- 唤醒后继节点并保证传递。
  3. * 注:在独占模式下,释放仅仅意味着如果有必要,唤醒头节点的
  4. * 后继节点。
  5. */
  6. private void doReleaseShared() {
  7. /*
  8. * 保证释放动作(向同步等待队列尾部)传递,即使没有其他正在进行的
  9. * 请求或释放动作。如果头节点的后继节点需要唤醒,那么执行唤
  10. * 动作;如果不需要,将头结点的等待状态设置为PROPAGATE保证
  11. * 唤醒传递。另外,为了防止过程中有新节点进入(队列),这里必
  12. * 需做循环,所以,和其他unparkSuccessor方法使用方式不一样
  13. * 的是,如果(头结点)等待状态设置失败,重新检测。
  14. */
  15. for (;;) {
  16. Node h = head;
  17. //判断同步等待队列是否为空
  18. if (h != null && h != tail) {
  19. //如果不为空,获取头节点的等待状态。
  20. int ws = h.waitStatus;
  21. if (ws == Node.SIGNAL) {
  22. //如果等待状态是SIGNAL,说明其后继节点需要唤醒
  23. //尝试修改等待状态
  24. if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
  25. continue;            //如果修改失败,重新循环检测。
  26. unparkSuccessor(h);//如果修改成功,唤醒头节点的后继节点。
  27. }
  28. else if (ws == 0 &&
  29. !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE)) //如果等待状态是0,尝试将其(头节点)设置为PROPAGATE
  30. continue;                // 如果设置失败,继续循环检测。
  31. }
  32. if (h == head)                   // 如果过程中头节点没有发生变化,循环退出;否则需要继续检测。
  33. break;
  34. }
  35. }
       总结一下acquireShared方法中的逻辑:
       1.调用tryAcquireShared方法进行(控制权)请求,如果请求成功,方法直接返回。
       2.如果请求失败,那么会使用当前线程建立一个共享模式的节点,然后将节点放到同步等待队列的队尾。然后进入一个无限循环。
       3.无限循环中会判断当前同步等待队列中是否有其他线程。
       4.如果没有,再次调用tryAcquireShared进行请求。
       5.如果请求成功,将当前节点设置为同步等待队列头节点,同时检查是否需要继续唤醒下一个共享模式的节点,如果需要就继续执行唤醒动作。当然还会向上传递中断状态,然后主循环退出。
       6.如果同步等待队列中有其他线程(在当前线程前面),或者第4步的请求失败,那么首先需要检查当前节点是否已经设置"等待唤醒"标记,即将其非取消状态前驱节点的等待状态设置为SIGNAL。
       7.如果未设置"等待唤醒"标记,进行标记设置,然后继续进行无限循环,进入第3步。
       8.如果已经设置"等待唤醒"标记,那么阻塞当前线程(节点)。
       9.当前节点(线程)被唤醒后,设置(传递)中断标记,然后继续进行无限循环,进入第3步。
       10.最后在无限循环退出后,要判断请求是否失败(由于一些原因,循环退出,但请求失败),如果失败,取消当前节点。      
 
       接下来看一下共享模式下,响应中断的请求方法,这个方法会抛出中断异常:
  1. /**
  2. * Acquires in shared mode, aborting if interrupted.  Implemented
  3. * by first checking interrupt status, then invoking at least once
  4. * {@link #tryAcquireShared}, returning on success.  Otherwise the
  5. * thread is queued, possibly repeatedly blocking and unblocking,
  6. * invoking {@link #tryAcquireShared} until success or the thread
  7. * is interrupted.
  8. * @param arg the acquire argument
  9. * This value is conveyed to {@link #tryAcquireShared} but is
  10. * otherwise uninterpreted and can represent anything
  11. * you like.
  12. * @throws InterruptedException if the current thread is interrupted
  13. */
  14. public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {
  15. if (Thread.interrupted()) //如果当前线程被中断,抛出中断异常。
  16. throw new InterruptedException();
  17. if (tryAcquireShared(arg) < 0) //首先调用tryAcquireShared请求方法,请求失败的话,继续调用doAcquireSharedInterruptibly方法。
  18. doAcquireSharedInterruptibly(arg);
  19. }
       继续看doAcquireSharedInterruptibly方法。
  1. /**
  2. * Acquires in shared interruptible mode.
  3. * @param arg the acquire argument
  4. */
  5. private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)
  6. throws InterruptedException {
  7. final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
  8. boolean failed = true;
  9. try {
  10. for (;;) {
  11. final Node p = node.predecessor();
  12. if (p == head) {
  13. int r = tryAcquireShared(arg);
  14. if (r >= 0) {
  15. setHeadAndPropagate(node, r);
  16. p.next = null; // help GC
  17. failed = false;
  18. return;
  19. }
  20. }
  21. if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
  22. parkAndCheckInterrupt())
  23. throw new InterruptedException(); //区别
  24. }
  25. } finally {
  26. if (failed)
  27. cancelAcquire(node);
  28. }
  29. }

和doAcquireShared方法基本一致,唯一区别就是没有传递线程中断状态,而是直接抛出中断异常。

 
       最后看一下共享模式下,响应中断并且支持超时的请求方法:
  1. /**
  2. * Attempts to acquire in shared mode, aborting if interrupted, and
  3. * failing if the given timeout elapses.  Implemented by first
  4. * checking interrupt status, then invoking at least once {@link
  5. * #tryAcquireShared}, returning on success.  Otherwise, the
  6. * thread is queued, possibly repeatedly blocking and unblocking,
  7. * invoking {@link #tryAcquireShared} until success or the thread
  8. * is interrupted or the timeout elapses.
  9. *
  10. * @param arg the acquire argument.  This value is conveyed to
  11. *        {@link #tryAcquireShared} but is otherwise uninterpreted
  12. *        and can represent anything you like.
  13. * @param nanosTimeout the maximum number of nanoseconds to wait
  14. * @return {@code true} if acquired; {@code false} if timed out
  15. * @throws InterruptedException if the current thread is interrupted
  16. */
  17. public final boolean tryAcquireSharedNanos(int arg, long nanosTimeout) throws InterruptedException {
  18. if (Thread.interrupted()) //如果当前线程被中断,抛出中断异常。
  19. throw new InterruptedException();
  20. return tryAcquireShared(arg) >= 0 || //首先调用tryAcquireShared请求方法,请求失败的话,继续调用doAcquireSharedNanos方法。
  21. doAcquireSharedNanos(arg, nanosTimeout);
  22. }
       看下doAcquireSharedNanos方法:
  1. /**
  2. * Acquires in shared timed mode.
  3. *
  4. * @param arg the acquire argument
  5. * @param nanosTimeout max wait time
  6. * @return {@code true} if acquired
  7. */
  8. private boolean doAcquireSharedNanos(int arg, long nanosTimeout)
  9. throws InterruptedException {
  10. long lastTime = System.nanoTime();
  11. final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
  12. boolean failed = true;
  13. try {
  14. for (;;) {
  15. final Node p = node.predecessor();
  16. if (p == head) {
  17. int r = tryAcquireShared(arg);
  18. if (r >= 0) {
  19. setHeadAndPropagate(node, r);
  20. p.next = null; // help GC
  21. failed = false;
  22. return true;
  23. }
  24. }
  25. if (nanosTimeout <= 0)
  26. return false;
  27. if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
  28. nanosTimeout > spinForTimeoutThreshold)
  29. LockSupport.parkNanos(this, nanosTimeout);
  30. long now = System.nanoTime();
  31. nanosTimeout -= now - lastTime;
  32. lastTime = now;
  33. if (Thread.interrupted())
  34. throw new InterruptedException();
  35. }
  36. } finally {
  37. if (failed)
  38. cancelAcquire(node);
  39. }
  40. }
  41. static final long spinForTimeoutThreshold = 1000L;

和前面的doAcquireSharedInterruptibly方法类似,区别在于方法实现里面加入了超时时间的检测,如果超时方法返回false。 阻塞部分较之前也有区别,如果剩余的超时时间小于1000纳秒,方法自旋;否则当前线程阻塞一段时间(剩余超时时间时长)。方法实现里其他方法的分析可以 参考前面。

 
       请求方法都分析完毕,下面开始分析释放方法,首先看下独占模式下的释放方法:
  1. /**
  2. * 独占模式下的释放方法。方法实现中,如果tryRelease返回true,会唤醒
  3. * 一个或者多个线程。这个方法可以用来实现Lock的unlock方法。
  4. *
  5. * @param arg the release argument.  This value is conveyed to
  6. *        {@link #tryRelease} but is otherwise uninterpreted and
  7. *        can represent anything you like.
  8. * @return the value returned from {@link #tryRelease}
  9. */
  10. public final boolean release(int arg) {
  11. if (tryRelease(arg)) {
  12. Node h = head;
  13. if (h != null && h.waitStatus != 0)
  14. unparkSuccessor(h);
  15. return true;
  16. }
  17. return false;
  18. }

方法中首先调用tryRelease。如果调用成功,继续判断同步等待队列里是否有需要唤醒的线程,如果有,进行唤醒。

       unparkSuccessor方法之前已经分析过,这里看下tryRelease方法,该方法并没有具体实现,而是交给子类去实现:
  1. /**
  2. * 尝试设置(AQS的)状态,反映出独占模式下的一个释放动作。
  3. *
  4. * 这个方法在线程释放(控制权)的时候被调用。
  5. *
  6. * <p>The default implementation throws
  7. * {@link UnsupportedOperationException}.
  8. *
  9. * @param arg the release argument. This value is always the one
  10. *        passed to a release method, or the current state value upon
  11. *        entry to a condition wait.  The value is otherwise
  12. *        uninterpreted and can represent anything you like.
  13. * @return {@code true} if this object is now in a fully released
  14. *         state, so that any waiting threads may attempt to acquire;
  15. *         and {@code false} otherwise.
  16. * @throws IllegalMonitorStateException if releasing would place this
  17. *         synchronizer in an illegal state. This exception must be
  18. *         thrown in a consistent fashion for synchronization to work
  19. *         correctly.
  20. * @throws UnsupportedOperationException if exclusive mode is not supported
  21. */
  22. protected boolean tryRelease(int arg) {
  23. throw new UnsupportedOperationException();
  24. }
 

最后看下共享模式下的释放方法:

  1. /**
  2. * 共享模式下的释放方法。方法实现中,如果tryReleaseShared方法
  3. * 返回true,那么会唤醒一个或者多个线程。
  4. *
  5. * @param arg the release argument.  This value is conveyed to
  6. *        {@link #tryReleaseShared} but is otherwise uninterpreted
  7. *        and can represent anything you like.
  8. * @return the value returned from {@link #tryReleaseShared}
  9. */
  10. public final boolean releaseShared(int arg) {
  11. if (tryReleaseShared(arg)) {
  12. doReleaseShared();
  13. return true;
  14. }
  15. return false;
  16. }

doReleaseShared方法之前已经分析过,这里看下tryReleaseShared方法,该方法并没有具体实现,而是交给子类去实现:

  1. /**
  2. * 尝试设置(AQS的)状态,反映出共享模式下的一个释放动作。
  3. *
  4. * 这个方法在线程释放(控制权)的时候被调用。
  5. *
  6. * <p>The default implementation throws
  7. * {@link UnsupportedOperationException}.
  8. *
  9. * @param arg the release argument. This value is always the one
  10. *        passed to a release method, or the current state value upon
  11. *        entry to a condition wait.  The value is otherwise
  12. *        uninterpreted and can represent anything you like.
  13. * @return {@code true} if this release of shared mode may permit a
  14. *         waiting acquire (shared or exclusive) to succeed; and
  15. *         {@code false} otherwise
  16. * @throws IllegalMonitorStateException if releasing would place this
  17. *         synchronizer in an illegal state. This exception must be
  18. *         thrown in a consistent fashion for synchronization to work
  19. *         correctly.
  20. * @throws UnsupportedOperationException if shared mode is not supported
  21. */
  22. protected boolean tryReleaseShared(int arg) {
  23. throw new UnsupportedOperationException();
  24. }

注意一下!

       AQS开放了几个方法交由子类实现(本类中抛出UnsupportedOperationException),分别是:
       tryAcquire
       tryRelease
       tryAcquireShared
       tryReleaseShared
       isHeldExclusively
       子类(具体同步器的内部同步机制)一般只需按照具体逻辑实现这几个方法就可以,注意这个方法内部需要考虑线程安全问题。
 
        以上是AQS中最重要的两类流程的方法实现,接下来看一下AQS中提供的一些检查方法:
  1. /**
  2. * 查询同步等待队列中是否有线程在等待(请求控制权)。
  3. * 注:因为由中断和超时引起的取消随时会发生,所以此方法并不能保证
  4. * 结果准确。
  5. *
  6. * 方法时间复杂度为常数时间。
  7. *
  8. * @return {@code true} if there may be other threads waiting to acquire
  9. */
  10. public final boolean hasQueuedThreads() {
  11. return head != tail;
  12. }
  1. /**
  2. * 查询是否有线程竞争发生,也就是说是否有请求发生过阻塞。
  3. *
  4. * 方法时间复杂度为常数时间。
  5. *
  6. * @return {@code true} if there has ever been contention
  7. */
  8. public final boolean hasContended() {
  9. return head != null;
  10. }
  1. /**
  2. * 返回同步等待队列中第一个(最前面)线程,如果没有,返回空。
  3. *
  4. * 正常情况下,方法的时间复杂度为常数时间;如果发生竞争
  5. * 会有一些迭代过程。
  6. *
  7. * @return the first (longest-waiting) thread in the queue, or
  8. *         {@code null} if no threads are currently queued
  9. */
  10. public final Thread getFirstQueuedThread() {
  11. //先简单判断一下队列中是否有线程,没有的话,直接返回null;否则,调用fullGetFirstQueuedThread方法。
  12. return (head == tail) ? null : fullGetFirstQueuedThread();
  13. }
  14. /**
  15. * Version of getFirstQueuedThread called when fastpath fails
  16. */
  17. private Thread fullGetFirstQueuedThread() {
  18. /*
  19. * 通常情况下,头结点的next指向的就是队列里第一个节点。
  20. * 尝试获取第一个节点的线程域,保证读取的一致性:如果
  21. * 线程域为null,或者第一个节点的前驱节点已经不是头节
  22. * 点,那么说有其他线程正在调用setHead方法。这里尝试
  23. * 获取(比较)两次,如果获取失败,再进行下面的遍历。
  24. */
  25. Node h, s;
  26. Thread st;
  27. if (((h = head) != null && (s = h.next) != null &&
  28. s.prev == head && (st = s.thread) != null) ||
  29. ((h = head) != null && (s = h.next) != null &&
  30. s.prev == head && (st = s.thread) != null))
  31. return st;
  32. /*
  33. * 头结点的next域可能还没有设置,或者已经在setHead后被重置。
  34. * 所以我们必须验证尾节点是否是真的是第一个节点。如果不是,
  35. * 如果不是,从尾节点反向遍历去查找头结点,确保程序退出。
  36. */
  37. Node t = tail;
  38. Thread firstThread = null;
  39. while (t != null && t != head) {
  40. Thread tt = t.thread;
  41. if (tt != null)
  42. firstThread = tt;
  43. t = t.prev;
  44. }
  45. return firstThread;
  46. }
  1. /**
  2. * 判断当前线程是否在同步等待队列中。
  3. *
  4. * <p>This implementation traverses the queue to determine
  5. * presence of the given thread.
  6. *
  7. * @param thread the thread
  8. * @return {@code true} if the given thread is on the queue
  9. * @throws NullPointerException if the thread is null
  10. */
  11. public final boolean isQueued(Thread thread) {
  12. if (thread == null)
  13. throw new NullPointerException();
  14. //反向遍历同步等待队列,查找给定线程是否存在。
  15. for (Node p = tail; p != null; p = p.prev)
  16. if (p.thread == thread)
  17. return true;
  18. return false;
  19. }
  1. /**
  2. * 如果同步等待队列中第一个线程是独占模式,返回true。
  3. * 如果这个方法返回true,并且当前线程正尝试在共享模式下请求,那么可
  4. * 以保证当前线程不是同步等待队列里的第一个线程。
  5. */
  6. final boolean apparentlyFirstQueuedIsExclusive() {
  7. Node h, s;
  8. return (h = head) != null &&
  9. (s = h.next)  != null &&
  10. !s.isShared()         &&
  11. s.thread != null;
  12. }
  1. /**
  2. * 判断同步等待队列里面是否存在比当前线程更早的线程。
  3. *
  4. * 相当于调用如下代码:
  5. * getFirstQueuedThread() != Thread.currentThread() && hasQueuedThreads()
  6. *
  7. * <p>Note that because cancellations due to interrupts and
  8. * timeouts may occur at any time, a {@code true} return does not
  9. * guarantee that some other thread will acquire before the current
  10. * thread.  Likewise, it is possible for another thread to win a
  11. * race to enqueue after this method has returned {@code false},
  12. * due to the queue being empty.
  13. *
  14. * 这个方法主要用来避免"插队"问题。
  15. * @return {@code true} if there is a queued thread preceding the
  16. *         current thread, and {@code false} if the current thread
  17. *         is at the head of the queue or the queue is empty
  18. * @since 1.7
  19. */
  20. final boolean hasQueuedPredecessors() {
  21. // The correctness of this depends on head being initialized
  22. // before tail and on head.next being accurate if the current
  23. // thread is first in queue.
  24. Node t = tail; // Read fields in reverse initialization order
  25. Node h = head;
  26. Node s;
  27. return h != t &&
  28. ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
  29. }
 

最后看一下AQS中提供的一些支持监控功能的方法:

  1. /**
  2. * 获取当前同步等待队列中线程的(估计)数量。
  3. *
  4. * @return the estimated number of threads waiting to acquire
  5. */
  6. public final int getQueueLength() {
  7. int n = 0;
  8. for (Node p = tail; p != null; p = p.prev) {
  9. if (p.thread != null)
  10. ++n;
  11. }
  12. return n;
  13. }
  1. /**
  2. * 获取当前正在同步等待队列中等待的线程(不精确)。
  3. *
  4. * @return the collection of threads
  5. */
  6. public final Collection<Thread> getQueuedThreads() {
  7. ArrayList<Thread> list = new ArrayList<Thread>();
  8. for (Node p = tail; p != null; p = p.prev) {
  9. Thread t = p.thread;
  10. if (t != null)
  11. list.add(t);
  12. }
  13. return list;
  14. }
  1. /**
  2. * 获取当前正在同步等待队列中以独占模式进行等待的线程(不精确)。
  3. *
  4. * @return the collection of threads
  5. */
  6. public final Collection<Thread> getExclusiveQueuedThreads() {
  7. ArrayList<Thread> list = new ArrayList<Thread>();
  8. for (Node p = tail; p != null; p = p.prev) {
  9. if (!p.isShared()) {
  10. Thread t = p.thread;
  11. if (t != null)
  12. list.add(t);
  13. }
  14. }
  15. return list;
  16. }
  1. /**
  2. * 获取当前正在同步等待队列中以共享模式进行等待的线程(不精确)。
  3. *
  4. * @return the collection of threads
  5. */
  6. public final Collection<Thread> getSharedQueuedThreads() {
  7. ArrayList<Thread> list = new ArrayList<Thread>();
  8. for (Node p = tail; p != null; p = p.prev) {
  9. if (p.isShared()) {
  10. Thread t = p.thread;
  11. if (t != null)
  12. list.add(t);
  13. }
  14. }
  15. return list;
  16. }
  • 内部类ConditionObject:
       ConditionObject是AQS中提供的一种锁的基础机制,实现了接口Condition。
       Condition是一种类似于Object监视条件的一种机制,相对于Object来说,Condition能让线程在各自条件下的等待队列等待,而不是像Object一样,在同一个等待队列里面等待。
       Condition提供了await/signal/signalAll来支持与Object wait/notify/nofityAll类似的功能。
       Condition由Lock内建支持,使用起来会很方便,直接调用Lock的newCondition方法,便可以获得一个与其相关联的条件对象。
 
       Condition接口的方法定义:
  1. public interface Condition {
  2. void await() throws InterruptedException;
  3. void awaitUninterruptibly();
  4. long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;
  5. boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
  6. boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;
  7. void signal();
  8. void signalAll();
  9. }
 

接下来分析ConditionObject类中的实现,首先看下内部数据结构:

  1. public class ConditionObject implements Condition, java.io.Serializable {
  2. private static final long serialVersionUID = 1173984872572414699L;
  3. /** First node of condition queue. */
  4. private transient Node firstWaiter;
  5. /** Last node of condition queue. */
  6. private transient Node lastWaiter;
  7. /**
  8. * Creates a new <tt>ConditionObject</tt> instance.
  9. */
  10. public ConditionObject() { }
  11. ...
  12. }

内部结构非常简单,也是链表结构,表示一个条件等待队列。(每个条件一个队列)

 
       像AQS一样,从等待和唤醒两条主线开始分析,先看一下支持中断的等待方法,await方法。
  1. /**
  2. * 可中断的条件等待方法.
  3. * <ol>
  4. * <li> If current thread is interrupted, throw InterruptedException.
  5. * <li> Save lock state returned by {@link #getState}.
  6. * <li> Invoke {@link #release} with
  7. *      saved state as argument, throwing
  8. *      IllegalMonitorStateException if it fails.
  9. * <li> Block until signalled or interrupted.
  10. * <li> Reacquire by invoking specialized version of
  11. *      {@link #acquire} with saved state as argument.
  12. * <li> If interrupted while blocked in step 4, throw InterruptedException.
  13. * </ol>
  14. */
  15. public final void await() throws InterruptedException {
  16. if (Thread.interrupted()) //如果当前线程被中断,抛出InterruptedException异常。
  17. throw new InterruptedException();
  18. //将当前线程添加到条件等待队列。
  19. Node node = addConditionWaiter();
  20. //释放当前线程对AQS的控制权,并返回当前AQS中的state值。
  21. int savedState = fullyRelease(node);
  22. int interruptMode = 0;
  23. while (!isOnSyncQueue(node)) {
  24. //如果当前线程不在AQS的同步等待队列中,那么阻塞当前线程。
  25. LockSupport.park(this);
  26. //其他线程调用相同条件上的signal/signalALl方法时,会将这个节点从条件队列转义到AQS的同步等待队列中。
  27. //被唤醒后需要检查是否在等待过程中被中断。
  28. if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
  29. break; //如果发生了中断,退出循环。
  30. }
  31. //重新请求AQS的控制权。
  32. if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
  33. interruptMode = REINTERRUPT;
  34. if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
  35. unlinkCancelledWaiters();
  36. if (interruptMode != 0) //如果上面发生过中断,这里处理中断。
  37. reportInterruptAfterWait(interruptMode);
  38. }
       先看下上面方法内部调用的addConditionWaiter方法:
  1. /**
  2. * Adds a new waiter to wait queue.
  3. * @return its new wait node
  4. */
  5. private Node addConditionWaiter() {
  6. Node t = lastWaiter;
  7. // If lastWaiter is cancelled, clean out.
  8. if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {
  9. unlinkCancelledWaiters();
  10. t = lastWaiter;
  11. }
  12. //创建一个当前线程对应的节点。
  13. Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION);
  14. if (t == null) //如果是队列中第一个节点,那么将firstWaiter指向这个节点,后面也会将lastWaiter指向这个节点。
  15. firstWaiter = node;
  16. else //如果是队列中已经存在其他节点,那么将原本lastWaiter的nextWaiter指向当前节点。
  17. t.nextWaiter = node;
  18. lastWaiter = node; //最后将lastWaiter指向当前节点。
  19. return node; //返回当前节点。
  20. }
       看下方法中调用的unlinkCancelledWaiters方法:
  1. /**
  2. * 移除条件等待队列中的取消状态节点。这个方法一定是在持有锁
  3. * (拥有AQS控制权)的情况下被调用的(所以不存在竞争)。
  4. * 当等待条件时被(节点的线程)取消,或者当lastWaiter被取消后
  5. * 条件等待队列中进入了一个新节点时会调用这个方法。
  6. * 这个方法需要避免由于没有signal而引起的垃圾滞留。所以尽管
  7. * 方法内会做一个完全遍历,也只有超时获或取消时(没有signal的
  8. * 情况下)才被调用。方法中会遍历所有节点,切断所有指向垃圾节
  9. * 点的引用,而不是一次取消切断一个引用。
  10. */
  11. private void unlinkCancelledWaiters() {
  12. //获取条件等待队列的头节点t
  13. Node t = firstWaiter;
  14. Node trail = null;
  15. while (t != null) {
  16. //如果队列中有等待节点。获取头节点的nextWaiter节点next。
  17. Node next = t.nextWaiter;
  18. if (t.waitStatus != Node.CONDITION) {
  19. //如果t被取消。将t的nextWaiter置空。
  20. t.nextWaiter = null;
  21. if (trail == null) //将next设置为头节点(移除之前的取消节点)
  22. firstWaiter = next;
  23. else //否则说明队列前端有未取消的节点,这里做下拼接(移除中间的取消节点)
  24. trail.nextWaiter = next;
  25. if (next == null)
  26. lastWaiter = trail; //最后设置尾节点。
  27. }
  28. else //如果t没被取消。将trail指向t。
  29. trail = t;
  30. t = next;
  31. }
  32. }
       再继续看下await方法中调用的fullyRelease方法:
  1. /**
  2. * 调用release方法并传入当前的state。
  3. * 调用成功会返回传入release方法之前的state.
  4. * 失败会抛出异常,并取消当前节点。
  5. * @param node the condition node for this wait
  6. * @return previous sync state
  7. */
  8. final int fullyRelease(Node node) {
  9. boolean failed = true;
  10. try {
  11. int savedState = getState();
  12. if (release(savedState)) {
  13. failed = false;
  14. return savedState;
  15. } else {
  16. throw new IllegalMonitorStateException();
  17. }
  18. } finally {
  19. if (failed)
  20. node.waitStatus = Node.CANCELLED;
  21. }
  22. }
       看下await方法中调用的isOnSyncQueue方法:
  1. /**
  2. * 如果一个node最初放在一个条件队列里,而现在正在AQS的同步等待队列里,
  3. * 返回true。
  4. * @param node the node
  5. * @return true if is reacquiring
  6. */
  7. final boolean isOnSyncQueue(Node node) {
  8. if (node.waitStatus == Node.CONDITION || node.prev == null)
  9. return false;
  10. if (node.next != null) //如果有后继节点,说明肯定在AQS同步等待队列里。
  11. return true;
  12. /*
  13. * 之前的代码中分析到过,node.prev不为空并不能说明节点在AQS的
  14. * 同步等待队列里面,因为后续的CAS操作可能会失败,所以这里从尾节
  15. * 开始反向遍历。
  16. */
  17. return findNodeFromTail(node);
  18. }
  19. /**
  20. * Returns true if node is on sync queue by searching backwards from tail.
  21. * Called only when needed by isOnSyncQueue.
  22. * @return true if present
  23. */
  24. private boolean findNodeFromTail(Node node) {
  25. Node t = tail;
  26. for (;;) {
  27. if (t == node)
  28. return true;
  29. if (t == null)
  30. return false;
  31. t = t.prev;
  32. }
  33. }
       看下await方法中调用的checkInterruptWhileWaiting方法:
  1. /** 在等待退出时重新中断(传递中断状态) */
  2. private static final int REINTERRUPT =  1;
  3. /** 在等待退出时抛出异常 */
  4. private static final int THROW_IE    = -1;
  5. /**
  6. * Checks for interrupt, returning THROW_IE if interrupted
  7. * before signalled, REINTERRUPT if after signalled, or
  8. * 0 if not interrupted.
  9. */
  10. private int checkInterruptWhileWaiting(Node node) {
  11. return Thread.interrupted() ?
  12. (transferAfterCancelledWait(node) ? THROW_IE : REINTERRUPT) :
  13. 0;
  14. }
  15. /**
  16. * 在取消等待后,将节点转移到同步队列中。如果线程在唤醒钱被
  17. * 取消,返回true。
  18. * @param current the waiting thread
  19. * @param node its node
  20. * @return true if cancelled before the node was signalled
  21. */
  22. final boolean transferAfterCancelledWait(Node node) {
  23. if (compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0)) {
  24. enq(node);
  25. return true;
  26. }
  27. /*
  28. * If we lost out to a signal(), then we can't proceed
  29. * until it finishes its enq().  Cancelling during an
  30. * incomplete transfer is both rare and transient, so just
  31. * spin.
  32. */
  33. while (!isOnSyncQueue(node))
  34. Thread.yield();
  35. return false;
  36. }
       最后看下await方法中调用的reportInterruptAfterWait方法:
  1. /**
  2. * Throws InterruptedException, reinterrupts current thread, or
  3. * does nothing, depending on mode.
  4. */
  5. private void reportInterruptAfterWait(int interruptMode)
  6. throws InterruptedException {
  7. if (interruptMode == THROW_IE)
  8. throw new InterruptedException();
  9. else if (interruptMode == REINTERRUPT)
  10. selfInterrupt();
  11. }
  12. /**
  13. * Convenience method to interrupt current thread.
  14. */
  15. private static void selfInterrupt() {
  16. Thread.currentThread().interrupt();
  17. }
       总结一下await方法中的逻辑:
       1.如果当前线程有中断状态,抛出InterruptedException异常。
       2.添加当前线程到条件等待队列。
       3.释放当前线程对AQS的控制权,并保存释放前AQS的状态(state域)。
       4.进入条件循环,条件为判断当前线程是否在AQS同步队列中,如果不在那么阻塞当前线程;如果在AQS同步队列中,就到第7步。
       5.当前线程被(其他线程)唤醒后,要检查等待过程中是否被中断或者取消,如果不是,继续循环,到第4步。
       6.如果是,保存中断状态和模式,然后退出条件循环。
       7.请求AQS控制权,然后做一些收尾工作,如果被取消,清理一下条件等待队列;然后按照中断模式处理一下中断。  
       
 
       然后看一下不能中断的等待方法,awaitUninterruptibly方法:
  1. /**
  2. * Implements uninterruptible condition wait.
  3. * <ol>
  4. * <li> Save lock state returned by {@link #getState}.
  5. * <li> Invoke {@link #release} with
  6. *      saved state as argument, throwing
  7. *      IllegalMonitorStateException if it fails.
  8. * <li> Block until signalled.
  9. * <li> Reacquire by invoking specialized version of
  10. *      {@link #acquire} with saved state as argument.
  11. * </ol>
  12. */
  13. public final void awaitUninterruptibly() {
  14. Node node = addConditionWaiter();
  15. int savedState = fullyRelease(node);
  16. boolean interrupted = false;
  17. while (!isOnSyncQueue(node)) {
  18. LockSupport.park(this);
  19. if (Thread.interrupted())
  20. interrupted = true;
  21. }
  22. if (acquireQueued(node, savedState) || interrupted)
  23. selfInterrupt();
  24. }

awaitUninterruptibly的逻辑相对await来说更加明确,条件循环中如果线程被中断,直接退出。后续只需要传递中断状态即可。

 
       再看一下支持超时和中断的等待方法,awaitNanos和await(long time, TimeUnit unit)方法:
  1. /**
  2. * Implements timed condition wait.
  3. * <ol>
  4. * <li> If current thread is interrupted, throw InterruptedException.
  5. * <li> Save lock state returned by {@link #getState}.
  6. * <li> Invoke {@link #release} with
  7. *      saved state as argument, throwing
  8. *      IllegalMonitorStateException if it fails.
  9. * <li> Block until signalled, interrupted, or timed out.
  10. * <li> Reacquire by invoking specialized version of
  11. *      {@link #acquire} with saved state as argument.
  12. * <li> If interrupted while blocked in step 4, throw InterruptedException.
  13. * </ol>
  14. */
  15. public final long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException {
  16. if (Thread.interrupted())
  17. throw new InterruptedException();
  18. Node node = addConditionWaiter();
  19. int savedState = fullyRelease(node);
  20. long lastTime = System.nanoTime();
  21. int interruptMode = 0;
  22. while (!isOnSyncQueue(node)) {
  23. if (nanosTimeout <= 0L) {
  24. transferAfterCancelledWait(node);
  25. break;
  26. }
  27. LockSupport.parkNanos(this, nanosTimeout);
  28. if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
  29. break;
  30. long now = System.nanoTime();
  31. nanosTimeout -= now - lastTime;
  32. lastTime = now;
  33. }
  34. if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
  35. interruptMode = REINTERRUPT;
  36. if (node.nextWaiter != null)
  37. unlinkCancelledWaiters();
  38. if (interruptMode != 0)
  39. reportInterruptAfterWait(interruptMode);
  40. return nanosTimeout - (System.nanoTime() - lastTime);
  41. }
  42. /**
  43. * Implements timed condition wait.
  44. * <ol>
  45. * <li> If current thread is interrupted, throw InterruptedException.
  46. * <li> Save lock state returned by {@link #getState}.
  47. * <li> Invoke {@link #release} with
  48. *      saved state as argument, throwing
  49. *      IllegalMonitorStateException if it fails.
  50. * <li> Block until signalled, interrupted, or timed out.
  51. * <li> Reacquire by invoking specialized version of
  52. *      {@link #acquire} with saved state as argument.
  53. * <li> If interrupted while blocked in step 4, throw InterruptedException.
  54. * <li> If timed out while blocked in step 4, return false, else true.
  55. * </ol>
  56. */
  57. public final boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
  58. if (unit == null)
  59. throw new NullPointerException();
  60. long nanosTimeout = unit.toNanos(time);
  61. if (Thread.interrupted())
  62. throw new InterruptedException();
  63. Node node = addConditionWaiter();
  64. int savedState = fullyRelease(node);
  65. long lastTime = System.nanoTime();
  66. boolean timedout = false;
  67. int interruptMode = 0;
  68. while (!isOnSyncQueue(node)) {
  69. if (nanosTimeout <= 0L) {
  70. timedout = transferAfterCancelledWait(node);
  71. break;
  72. }
  73. if (nanosTimeout >= spinForTimeoutThreshold)
  74. LockSupport.parkNanos(this, nanosTimeout);
  75. if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
  76. break;
  77. long now = System.nanoTime();
  78. nanosTimeout -= now - lastTime;
  79. lastTime = now;
  80. }
  81. if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
  82. interruptMode = REINTERRUPT;
  83. if (node.nextWaiter != null)
  84. unlinkCancelledWaiters();
  85. if (interruptMode != 0)
  86. reportInterruptAfterWait(interruptMode);
  87. return !timedout;
  88. }

和await相比,这两个方法只是加入了超时取消的机制。

 
       最后看一下支持限时和中断的等待方法,awaitUntil方法:
  1. /**
  2. * Implements absolute timed condition wait.
  3. * <ol>
  4. * <li> If current thread is interrupted, throw InterruptedException.
  5. * <li> Save lock state returned by {@link #getState}.
  6. * <li> Invoke {@link #release} with
  7. *      saved state as argument, throwing
  8. *      IllegalMonitorStateException if it fails.
  9. * <li> Block until signalled, interrupted, or timed out.
  10. * <li> Reacquire by invoking specialized version of
  11. *      {@link #acquire} with saved state as argument.
  12. * <li> If interrupted while blocked in step 4, throw InterruptedException.
  13. * <li> If timed out while blocked in step 4, return false, else true.
  14. * </ol>
  15. */
  16. public final boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException {
  17. if (deadline == null)
  18. throw new NullPointerException();
  19. long abstime = deadline.getTime();
  20. if (Thread.interrupted())
  21. throw new InterruptedException();
  22. Node node = addConditionWaiter();
  23. int savedState = fullyRelease(node);
  24. boolean timedout = false;
  25. int interruptMode = 0;
  26. while (!isOnSyncQueue(node)) {
  27. if (System.currentTimeMillis() > abstime) {
  28. timedout = transferAfterCancelledWait(node);
  29. break;
  30. }
  31. LockSupport.parkUntil(this, abstime);
  32. if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
  33. break;
  34. }
  35. if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
  36. interruptMode = REINTERRUPT;
  37. if (node.nextWaiter != null)
  38. unlinkCancelledWaiters();
  39. if (interruptMode != 0)
  40. reportInterruptAfterWait(interruptMode);
  41. return !timedout;
  42. }

和awaitNanos基本一致,只是时间检测变成了和绝对时间相比较,而不是去判断超时时间的剩余量。

 
       分析完了等待方法,再分析下唤醒方法,先看一下signal方法。
  1. /**
  2. * 将条件等待队列里面等待时间最长(链表最前面)的线程(如果存在的话)
  3. * 移动到AQS同步等待队列里面。
  4. *
  5. * @throws IllegalMonitorStateException if {@link #isHeldExclusively}
  6. *         returns {@code false}
  7. */
  8. public final void signal() {
  9. //判断AQS的控制权是否被当前线程以独占的方式持有。如果不是,抛出IllegalMonitorStateException异常。
  10. if (!isHeldExclusively())
  11. throw new IllegalMonitorStateException();
  12. Node first = firstWaiter;
  13. if (first != null) //如果有线程在条件队列里面等待,那么执行doSignal方法。
  14. doSignal(first);
  15. }
       看下doSignal方法:
  1. /**
  2. * Removes and transfers nodes until hit non-cancelled one or
  3. * null. Split out from signal in part to encourage compilers
  4. * to inline the case of no waiters.
  5. * @param first (non-null) the first node on condition queue
  6. */
  7. private void doSignal(Node first) {
  8. do {
  9. //移除first
  10. if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
  11. lastWaiter = null;
  12. first.nextWaiter = null;
  13. //然后调用transferForSignal,如果调用失败且条件等待队列不为空,继续上面过程;否则方法结束。
  14. } while (!transferForSignal(first) &&
  15. (first = firstWaiter) != null);
  16. }
       看下transferForSignal方法:
  1. /**
  2. * 将一个节点从条件等待队列转移到同步等待队列。
  3. * 如果成功,返回true。
  4. * @param node the node
  5. * @return true if successfully transferred (else the node was
  6. * cancelled before signal).
  7. */
  8. final boolean transferForSignal(Node node) {
  9. /*
  10. * 如果设置等待状态失败,说明节点已经被取消了,直接返回false。
  11. */
  12. if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
  13. return false;
  14. /*
  15. * Splice onto queue and try to set waitStatus of predecessor to
  16. * indicate that thread is (probably) waiting. If cancelled or
  17. * attempt to set waitStatus fails, wake up to resync (in which
  18. * case the waitStatus can be transiently and harmlessly wrong).
  19. */
  20. //将node加入到AQS同步等待队列中,并返回node的前驱节点。
  21. Node p = enq(node);
  22. int ws = p.waitStatus;
  23. //如果前驱节点被取消,或者尝试设置前驱节点的状态为SIGNAL(表示node节点需要唤醒)失败,那么唤醒node节点上的线程。
  24. if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
  25. LockSupport.unpark(node.thread);
  26. return true;
  27. }
       再看一下signalAll方法,相对于signal方法,signalAll方法会将条件等待队列中全部线程都移动到AQS的同步等待队列中:
  1. /**
  2. * Moves all threads from the wait queue for this condition to
  3. * the wait queue for the owning lock.
  4. *
  5. * @throws IllegalMonitorStateException if {@link #isHeldExclusively}
  6. *         returns {@code false}
  7. */
  8. public final void signalAll() {
  9. if (!isHeldExclusively())
  10. throw new IllegalMonitorStateException();
  11. Node first = firstWaiter;
  12. if (first != null)
  13. doSignalAll(first); //与signal唯一区别是这里调用了doSignalAll方法。
  14. }
       继续看doSignalAll方法:
  1. /**
  2. * Removes and transfers all nodes.
  3. * @param first (non-null) the first node on condition queue
  4. */
  5. private void doSignalAll(Node first) {
  6. //首先将条件队列的头尾节点置空
  7. lastWaiter = firstWaiter = null;
  8. do {
  9. Node next = first.nextWaiter;
  10. first.nextWaiter = null;
  11. //移动first指向的节点,然后将first指向下一个节点,直到最后。
  12. transferForSignal(first);
  13. first = next;
  14. } while (first != null);
  15. }
       结合之前的await小总结一下:
       await就是把当前线程放到对应条件的等待队列里面,然后阻塞当前线程。
       signal就是把对应条件的等待队里的线程移动到对应AQS的同步等待队列里面,随后线程会被唤醒。 
 
       注:await存在"伪唤醒"问题,所以被唤醒后应该再次检测等待条件:
       while(condition不满足) { conditionObject.await() }
               
       最后看一下ConditionObject提供的一些支持监测功能的方法:
  1. /**
  2. * 判断当前条件是否由给定的同步器(AQS)创建。
  3. *
  4. * @return {@code true} if owned
  5. */
  6. final boolean isOwnedBy(AbstractQueuedSynchronizer sync) {
  7. return sync == AbstractQueuedSynchronizer.this;
  8. }
  1. /**
  2. * 判断当前条件队列中是否存在等待的线程。
  3. *
  4. * @return {@code true} if there are any waiting threads
  5. * @throws IllegalMonitorStateException if {@link #isHeldExclusively}
  6. *         returns {@code false}
  7. */
  8. protected final boolean hasWaiters() {
  9. if (!isHeldExclusively()) //前提必须是当前线程独占的持有控制权。
  10. throw new IllegalMonitorStateException();
  11. //遍历条件等待队列,查找等待线程(节点)
  12. for (Node w = firstWaiter; w != null; w = w.nextWaiter) {
  13. if (w.waitStatus == Node.CONDITION)
  14. return true;
  15. }
  16. return false;
  17. }
  1. /**
  2. * 获取当前条件等待队列中等待线程的(估计)数量。
  3. * Implements {@link AbstractQueuedSynchronizer#getWaitQueueLength}.
  4. *
  5. * @return the estimated number of waiting threads
  6. * @throws IllegalMonitorStateException if {@link #isHeldExclusively}
  7. *         returns {@code false}
  8. */
  9. protected final int getWaitQueueLength() {
  10. if (!isHeldExclusively())
  11. throw new IllegalMonitorStateException();
  12. int n = 0;
  13. for (Node w = firstWaiter; w != null; w = w.nextWaiter) {
  14. if (w.waitStatus == Node.CONDITION)
  15. ++n;
  16. }
  17. return n;
  18. }
  1. /**
  2. * 获取当前条件等待队列中的等待线程。
  3. * Implements {@link AbstractQueuedSynchronizer#getWaitingThreads}.
  4. *
  5. * @return the collection of threads
  6. * @throws IllegalMonitorStateException if {@link #isHeldExclusively}
  7. *         returns {@code false}
  8. */
  9. protected final Collection<Thread> getWaitingThreads() {
  10. if (!isHeldExclusively())
  11. throw new IllegalMonitorStateException();
  12. ArrayList<Thread> list = new ArrayList<Thread>();
  13. for (Node w = firstWaiter; w != null; w = w.nextWaiter) {
  14. if (w.waitStatus == Node.CONDITION) {
  15. Thread t = w.thread;
  16. if (t != null)
  17. list.add(t);
  18. }
  19. }
  20. return list;
  21. }
 
  • AQS继承了类java.util.concurrent.locks.AbstractOwnableSynchronizer,看下这个类的代码:
  1. /**
  2. * A synchronizer that may be exclusively owned by a thread.  This
  3. * class provides a basis for creating locks and related synchronizers
  4. * that may entail a notion of ownership.  The
  5. * <tt>AbstractOwnableSynchronizer</tt> class itself does not manage or
  6. * use this information. However, subclasses and tools may use
  7. * appropriately maintained values to help control and monitor access
  8. * and provide diagnostics.
  9. *
  10. * @since 1.6
  11. * @author Doug Lea
  12. */
  13. public abstract class AbstractOwnableSynchronizer
  14. implements java.io.Serializable {
  15. /** Use serial ID even though all fields transient. */
  16. private static final long serialVersionUID = 3737899427754241961L;
  17. /**
  18. * Empty constructor for use by subclasses.
  19. */
  20. protected AbstractOwnableSynchronizer() { }
  21. /**
  22. * The current owner of exclusive mode synchronization.
  23. */
  24. private transient Thread exclusiveOwnerThread;
  25. /**
  26. * Sets the thread that currently owns exclusive access. A
  27. * <tt>null</tt> argument indicates that no thread owns access.
  28. * This method does not otherwise impose any synchronization or
  29. * <tt>volatile</tt> field accesses.
  30. */
  31. protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread t) {
  32. exclusiveOwnerThread = t;
  33. }
  34. /**
  35. * Returns the thread last set by
  36. * <tt>setExclusiveOwnerThread</tt>, or <tt>null</tt> if never
  37. * set.  This method does not otherwise impose any synchronization
  38. * or <tt>volatile</tt> field accesses.
  39. * @return the owner thread
  40. */
  41. protected final Thread getExclusiveOwnerThread() {
  42. return exclusiveOwnerThread;
  43. }
  44. }

这个类提供了独占模式下的同步器控制权的信息,比如Lock或者其他相关的同步器。从代码中也可以看到,可以设置和获取拥有独占控制权的线程信息。

 
  • 最后,java.util.concurrent.locks包还提供了一个 AbstractQueuedLongSynchronizer同步基础类,内部代码和AQS基本一致,唯一区别是 AbstractQueuedLongSynchronizer中管理的是一个long型的状态,需要构建使用64bit信息的同步器可以基于这个类进行 构建,用法和AQS一致,这里就不具体说明了。

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