From f7184476108cce43a274e8001882620001378f00 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Guide Date: Wed, 5 Jul 2023 16:21:23 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?[docs=20update]=E5=AE=8C=E5=96=84aps=E9=83=A8?= =?UTF-8?q?=E5=88=86=E7=9A=84=E6=8F=8F=E8=BF=B0?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- docs/java/concurrent/aqs.md | 27 ++++++++++++------- .../java-concurrent-questions-02.md | 2 +- 2 files changed, 19 insertions(+), 10 deletions(-) diff --git a/docs/java/concurrent/aqs.md b/docs/java/concurrent/aqs.md index d79fdda81f7..470ecce8c82 100644 --- a/docs/java/concurrent/aqs.md +++ b/docs/java/concurrent/aqs.md @@ -30,17 +30,17 @@ AQS 核心思想是，如果被请求的共享资源空闲，则将当前请求 CLH 锁是对自旋锁的一种改进，是一个虚拟的双向队列（虚拟的双向队列即不存在队列实例，仅存在结点之间的关联关系），暂时获取不到锁的线程将被加入到该队列中。AQS 将每条请求共享资源的线程封装成一个 CLH 队列锁的一个结点（Node）来实现锁的分配。在 CLH 队列锁中，一个节点表示一个线程，它保存着线程的引用（thread）、 当前节点在队列中的状态（waitStatus）、前驱节点（prev）、后继节点（next）。 -CLH 队列锁结构如下图所示： +CLH 队列结构如下图所示： -![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/40cb932a64694262993907ebda6a0bfe~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) +![CLH 队列结构](https://oss.javaguide.cn/github/javaguide/java/concurrent/clh-queue-structure.png) 关于 AQS 核心数据结构-CLH 锁的详细解读，强烈推荐阅读 [Java AQS 核心数据结构-CLH 锁 - Qunar 技术沙龙](https://mp.weixin.qq.com/s/jEx-4XhNGOFdCo4Nou5tqg) 这篇文章。 -AQS(`AbstractQueuedSynchronizer`)的核心原理图（图源[Java 并发之 AQS 详解](https://www.cnblogs.com/waterystone/p/4920797.html)）如下： +AQS(`AbstractQueuedSynchronizer`)的核心原理图： -![](https://oss.javaguide.cn/github/javaguide/CLH.png) +![CLH 队列](https://oss.javaguide.cn/github/javaguide/java/concurrent/clh-queue-state.png) -AQS 使用 **int 成员变量 `state` 表示同步状态**，通过内置的 **线程等待队列** 来完成获取资源线程的排队工作。 +AQS 使用 **int 成员变量 `state` 表示同步状态**，通过内置的 **FIFO 线程等待/同步队列** 来完成获取资源线程的排队工作。 `state` 变量由 `volatile` 修饰，用于展示当前临界资源的获锁情况。 @@ -66,9 +66,13 @@ protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) { } ``` -以 `ReentrantLock` 为例，`state` 初始值为 0，表示未锁定状态。A 线程 `lock()` 时，会调用 `tryAcquire()` 独占该锁并将 `state+1` 。此后，其他线程再 `tryAcquire()` 时就会失败，直到 A 线程 `unlock()` 到 `state=`0（即释放锁）为止，其它线程才有机会获取该锁。当然，释放锁之前，A 线程自己是可以重复获取此锁的（`state` 会累加），这就是可重入的概念。但要注意，获取多少次就要释放多少次，这样才能保证 state 是能回到零态的。相关阅读：[从 ReentrantLock 的实现看 AQS 的原理及应用 - 美团技术团队](./reentrantlock.md)。 +以可重入的互斥锁 `ReentrantLock` 为例，它的内部维护了一个 `state` 变量，用来表示锁的占用状态。`state` 的初始值为 0，表示锁处于未锁定状态。当线程 A 调用 `lock()` 方法时，会尝试通过 `tryAcquire()` 方法独占该锁，并让 `state` 的值加 1。如果成功了，那么线程 A 就获取到了锁。如果失败了，那么线程 A 就会被加入到一个等待队列（CLH 队列）中，直到其他线程释放该锁。假设线程 A 获取锁成功了，释放锁之前，A 线程自己是可以重复获取此锁的（`state` 会累加）。这就是可重入性的体现：一个线程可以多次获取同一个锁而不会被阻塞。但是，这也意味着，一个线程必须释放与获取的次数相同的锁，才能让 `state` 的值回到 0，也就是让锁恢复到未锁定状态。只有这样，其他等待的线程才能有机会获取该锁。 -再以 `CountDownLatch` 以例，任务分为 N 个子线程去执行，`state` 也初始化为 N（注意 N 要与线程个数一致）。这 N 个子线程是并行执行的，每个子线程执行完后`countDown()` 一次，state 会 CAS(Compare and Swap) 减 1。等到所有子线程都执行完后(即 `state=0` )，会 `unpark()` 主调用线程，然后主调用线程就会从 `await()` 函数返回，继续后余动作。 +线程 A 尝试获取锁的过程如下图所示（图源[从 ReentrantLock 的实现看 AQS 的原理及应用 - 美团技术团队](./reentrantlock.md)）： + +![AQS 独占模式获取锁](https://oss.javaguide.cn/github/javaguide/java/concurrent/aqs-exclusive-mode-acquire-lock.png) + +再以倒计时器 `CountDownLatch` 以例，任务分为 N 个子线程去执行，`state` 也初始化为 N（注意 N 要与线程个数一致）。这 N 个子线程开始执行任务，每执行完一个子线程，就调用一次 `countDown()` 方法。该方法会尝试使用 CAS(Compare and Swap) 操作，让 `state` 的值减少 1。当所有的子线程都执行完毕后（即 `state` 的值变为 0），`CountDownLatch` 会调用 `unpark()` 方法，唤醒主线程。这时，主线程就可以从 `await()` 方法（`CountDownLatch` 中的`await()` 方法而非 AQS 中的）返回，继续执行后续的操作。 ### AQS 资源共享方式 @@ -118,7 +122,7 @@ protected boolean isHeldExclusively() Semaphore 的使用简单，我们这里假设有 N(N>5) 个线程来获取 `Semaphore` 中的共享资源，下面的代码表示同一时刻 N 个线程中只有 5 个线程能获取到共享资源，其他线程都会阻塞，只有获取到共享资源的线程才能执行。等到有线程释放了共享资源，其他阻塞的线程才能获取到。 -```java  +```java // 初始共享资源数量 final Semaphore semaphore = new Semaphore(5); // 获取1个许可 @@ -308,7 +312,7 @@ semaphore.release(5);// 释放5个许可 #### 原理 -`CountDownLatch` 是共享锁的一种实现,它默认构造 AQS 的 `state` 值为 `count`。当线程使用 `countDown()` 方法时,其实使用了`tryReleaseShared`方法以 CAS 的操作来减少 `state`,直至 `state` 为 0 。当调用 `await()` 方法的时候，如果 `state` 不为 0，那就证明任务还没有执行完毕，`await()` 方法就会一直阻塞，也就是说 `await()` 方法之后的语句不会被执行。然后，`CountDownLatch` 会自旋 CAS 判断 `state == 0`，如果 `state == 0` 的话，就会释放所有等待的线程，`await()` 方法之后的语句得到执行。 +`CountDownLatch` 是共享锁的一种实现,它默认构造 AQS 的 `state` 值为 `count`。当线程使用 `countDown()` 方法时,其实使用了`tryReleaseShared`方法以 CAS 的操作来减少 `state`,直至 `state` 为 0 。当调用 `await()` 方法的时候，如果 `state` 不为 0，那就证明任务还没有执行完毕，`await()` 方法就会一直阻塞，也就是说 `await()` 方法之后的语句不会被执行（`main` 线程被加入到等待队列也就是 CLH 队列中了）。然后，`CountDownLatch` 会自旋 CAS 判断 `state == 0`，如果 `state == 0` 的话，就会释放所有等待的线程，`await()` 方法之后的语句得到执行。 #### 实战 @@ -670,3 +674,8 @@ threadnum:8is finish threadnum:7is finish ...... ``` + +## 参考 + +- Java 并发之 AQS 详解： +- 从 ReentrantLock 的实现看 AQS 的原理及应用： diff --git a/docs/java/concurrent/java-concurrent-questions-02.md b/docs/java/concurrent/java-concurrent-questions-02.md index 465e3d7aed9..e287e01eb3b 100644 --- a/docs/java/concurrent/java-concurrent-questions-02.md +++ b/docs/java/concurrent/java-concurrent-questions-02.md @@ -22,7 +22,7 @@ JMM（Java 内存模型）相关的问题比较多，也比较重要，于是我 在 Java 中，`volatile` 关键字可以保证变量的可见性，如果我们将变量声明为 **`volatile`** ，这就指示 JVM，这个变量是共享且不稳定的，每次使用它都到主存中进行读取。 -![](https://oss.javaguide.cn/github/javaguide/java/concurrent/jmm.png) +![JMM(Java 内存模型)](https://oss.javaguide.cn/github/javaguide/java/concurrent/jmm.png) ![JMM(Java 内存模型)强制在主存中进行读取](https://oss.javaguide.cn/github/javaguide/java/concurrent/jmm2.png)