Java并发之AQS源码分析（二）

素颜马尾好姑娘i 2022-01-16 06:35 306阅读 0赞

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我在[Java并发之AQS源码分析（一）][Java_AQS]这篇文章中，从源码的角度深度剖析了 AQS 独占锁模式下的获取锁与释放锁的逻辑，如果你把这部分搞明白了，再看共享锁的实现原理，思路就会清晰很多。下面我们继续从源码中窥探共享锁的实现原理。

## 共享锁 ##

### 获取锁 ###

public final void acquireShared(int arg) {
      // 尝试获取共享锁，小于0表示获取失败
      if (tryAcquireShared(arg) < 0)
        // 执行获取锁失败的逻辑
        doAcquireShared(arg);
    }

这里的 tryAcquireShared 方法是留给实现方去实现获取锁的具体逻辑的，我们主要看 doAcquireShared 方法的实现逻辑：

private void doAcquireShared(int arg) {
      // 添加共享锁类型节点到队列中
      final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
      boolean failed = true;
      try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
          final Node p = node.predecessor();
          if (p == head) {
            // 再次尝试获取共享锁
            int r = tryAcquireShared(arg);
            // 如果在这里成功获取共享锁，会进入共享锁唤醒逻辑
            if (r >= 0) {
              // 共享锁唤醒逻辑
              setHeadAndPropagate(node, r);
              p.next = null; // help GC
              if (interrupted)
                selfInterrupt();
              failed = false;
              return;
            }
          }
          // 与独占锁相同的挂起逻辑
          if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
              parkAndCheckInterrupt())
            interrupted = true;
        }
      } finally {
        if (failed)
          cancelAcquire(node);
      }
    }

看到上面的代码，是不是有一种熟悉的感觉，**同样是采用了自旋机制，在线程挂起之前，不断地循环尝试获取锁，不同的是，一旦获取共享锁，会调用 setHeadAndPropagate 方法同时唤醒后继节点，实现共享模式**，下面是唤醒后继节点代码逻辑：

private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
      // 头节点
      Node h = head; 
      // 设置当前节点为新的头节点
      // 这里不需要加锁操作，因为获取共享锁后，会从FIFO队列中依次唤醒队列，并不会产生并发安全问题
      setHead(node);
      if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
          (h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
        // 后继节点
        Node s = node.next;
        // 如果后继节点为空或者后继节点为共享类型，则进行唤醒后继节点
        // 这里后继节点为空意思是只剩下当前头节点了
        if (s == null || s.isShared())
          doReleaseShared();
      }
    }

该方法主要做了两个重要的步骤：

1.  **将当前节点设置为新的头节点，这点很重要，这意味着当前节点的前置节点（旧头节点）已经获取共享锁了，从队列中去除；**
2.  **调用 doReleaseShared 方法，它会调用 unparkSuccessor 方法唤醒后继节点。**

### 释放锁 ###

public final boolean releaseShared(int arg) {
      // 由用户自行实现释放锁条件
      if (tryReleaseShared(arg)) {
        // 执行释放锁
        doReleaseShared();
        return true;
      }
      return false;
    }

下面是释放锁逻辑：

private void doReleaseShared() {
      for (;;) {
        // 从头节点开始执行唤醒操作
        // 这里需要注意，如果从setHeadAndPropagate方法调用该方法，那么这里的head是新的头节点
        Node h = head;
        if (h != null && h != tail) {
          int ws = h.waitStatus;
          //表示后继节点需要被唤醒
          if (ws == Node.SIGNAL) {
            // 初始化节点状态
            //这里需要CAS原子操作，因为setHeadAndPropagate和releaseShared这两个方法都会顶用doReleaseShared，避免多次unpark唤醒操作
            if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
              // 如果初始化节点状态失败，继续循环执行
              continue;            // loop to recheck cases
            // 执行唤醒操作
            unparkSuccessor(h);
          }
          //如果后继节点暂时不需要唤醒，那么当前头节点状态更新为PROPAGATE，确保后续可以传递给后继节点
          else if (ws == 0 &&
                   !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
            continue;                // loop on failed CAS
        }
        // 如果在唤醒的过程中头节点没有更改，退出循环
        // 这里防止其它线程又设置了头节点，说明其它线程获取了共享锁，会继续循环操作
        if (h == head)                   // loop if head changed
          break;
      }
    }

共享锁的释放锁逻辑比独占锁的释放锁逻辑稍微复杂，原因是共享锁需要释放队列中所有共享类型的节点，因此需要循环操作，由于释放锁过程中会涉及多个地方修改节点状态，此时需要 CAS 原子操作来并发安全。

获取共享锁流程图：

![aqs_2.jpg][]

## 总结 ##

更独占锁相比，从流程图也可看出，共享锁的主要特征是当有一个线程获取到锁之后，那么它就会依次唤醒等待队列中可以跟它共享的节点，当然这些节点也是共享锁类型。

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转载于:https://my.oschina.net/objcoding/blog/3047164

[2019_Python_]: https://my.oschina.net/u/2663968/blog/3061697
[hot3.png]: /images/20220114/d32e321265014395a98cc1c4f5515da6.png
[Java_AQS]: https://objcoding.com/2019/05/05/aqs-exclusive-lock/
[aqs_2.jpg]: https://raw.githubusercontent.com/objcoding/objcoding.github.io/master/images/aqs_2.jpg
[Java]: /images/20220114/6701dce4ab40486099463da42cf3b6d2.png