挂起等待线程
写入队列之后需要将当前线程挂起(利用acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)
):
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) { boolean failed = true; try { boolean interrupted = false; for (;;) { final Node p = node.predecessor(); if (p == head && tryAcquire(arg)) { setHead(node); p.next = null; // help GC failed = false; return interrupted; } if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) interrupted = true; } } finally { if (failed) cancelAcquire(node); } }
首先会根据 node.predecessor()
获取到上一个节点是否为头节点,如果是则尝试获取一次锁,获取成功就万事大吉了。
如果不是头节点,或者获取锁失败,则会根据上一个节点的 waitStatus
状态来处理(shouldParkAfterFailedAcquire(p, node)
)。
waitStatus
用于记录当前节点的状态,如节点取消、节点等待等。
shouldParkAfterFailedAcquire(p, node)
返回当前线程是否需要挂起,如果需要则调用 parkAndCheckInterrupt()
:
private final boolean parkAndCheckInterrupt() { LockSupport.park(this); return Thread.interrupted(); }
他是利用 LockSupport
的 part
方法来挂起当前线程的,直到被唤醒。
非公平锁获取锁
公平锁与非公平锁的差异主要在获取锁:
公平锁就相当于买票,后来的人需要排到队尾依次买票,不能插队。
而非公平锁则没有这些规则,是抢占模式,每来一个人不会去管队列如何,直接尝试获取锁。
非公平锁:
final void lock() { //直接尝试获取锁 if (compareAndSetState(0, 1)) setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); else acquire(1); }
公平锁:
final void lock() { acquire(1); }
还要一个重要的区别是在尝试获取锁时tryAcquire(arg)
,非公平锁是不需要判断队列中是否还有其他线程,也是直接尝试获取锁:
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); if (c == 0) { //没有 !hasQueuedPredecessors() 判断 if (compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { int nextc = c + acquires; if (nextc < 0) // overflow throw new Error("Maximum lock count exceeded"); setState(nextc); return true; } return false; }
释放锁
公平锁和非公平锁的释放流程都是一样的:
public void unlock() { sync.release(1); } public final boolean release(int arg) { if (tryRelease(arg)) { Node h = head; if (h != null && h.waitStatus != 0) //唤醒被挂起的线程 unparkSuccessor(h); return true; } return false; } //尝试释放锁 protected final boolean tryRelease(int releases) { int c = getState() - releases; if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread()) throw new IllegalMonitorStateException(); boolean free = false; if (c == 0) { free = true; setExclusiveOwnerThread(null); } setState(c); return free; }
首先会判断当前线程是否为获得锁的线程,由于是重入锁所以需要将 state
减到 0 才认为完全释放锁。
释放之后需要调用 unparkSuccessor(h)
来唤醒被挂起的线程。
总结
由于公平锁需要关心队列的情况,得按照队列里的先后顺序来获取锁(会造成大量的线程上下文切换),而非公平锁则没有这个限制。
所以也就能解释非公平锁的效率会被公平锁更高。