Java并发的核心就是 j.u.c 包,而 j.u.c 的核心是AbstractQueuedSynchronizer
抽象队列同步器,简称 AQS,一些锁啊!信号量啊!循环屏障啊!都是基于AQS。而 AQS 又是基于Unsafe
的一系列compareAndSwap
,所以理解了这块,并发不再是问题!
- 先解释下何为
compareAndSwap
就拿AtomicInteger
先开刀:
// 实际操作的值 private volatile int value; // value 的偏移量 因为 int 是32位,知道首部地址就可以了 private static final long valueOffset; // 静态初始化块,通过虚拟机提供的接口,获得 valueOffset static { try { valueOffset = unsafe.objectFieldOffset (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value")); } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); } } // 只是个封装方法,起作用的代码并不在这 // 值得注意的是显式的 this 和第三个参数 1 public final int getAndIncrement() { return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1); } // 以下是 Unsafe 类 可以直接访问内存地址,类似指针,所以不安全 // o getAndIncrement()传入的 this,也就是 AtomicInteger 实例对象 // offset 内存首部偏移量 // delta 就是那个 1 // 应该是希腊字母 /'delt/ delta 变化量,化学反应中的加热,屈光度,一元二次方程中的判别式 // 佩服 public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) { int v; do { v = getIntVolatile(o, offset); } while (!compareAndSwapInt(o, offset, v, v + delta)); return v; } // 从堆内存获取最新的 value // 如果不明白,可以先了解下 JMM 和 volatile public native int getIntVolatile(Object o, long offset); // expected 就是这个 v = getIntVolatile(o, offset); // 意思就是,我给你这个最新的 value,它要是现在 在内存中还是这个值 那你就返回 true,并且把这块内存上值更新为 x // 不然的话,我就一直 while (!compareAndSwapInt(o, offset, v, v + delta)); // 相当于自旋锁 活锁,不要被高大上的术语吓到 就是活的循环,不会像死锁那样线程 hang 住 public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset, int expected, int x);
- 第二刀就拿
ReentrantLock
开刀好了,这几个类中的同步,由于方法和功能不一,细节处理上可能不一样。但是,原理都是一样的,离不开上述的CAS
// The synchronization state. 官方注释 // 我简单解释一下,synchronized 原理是给加锁的对象 加上一个 monitorenter 和 monitorexit 的指令 // 当某个线程进入加锁的代码(实际上应该是拿到被加锁的对象在内存的引用地址) // 会执行 monitorenter 然后将 monitor 置为1,当别的线程访问该内存时,发现 monitor 不为 0 // 所以其它线程无法获得 monitor,直到占有 monitor 的线程 monitorexit 将 monitor 减1 // 如果占有 monitor 的线程 重复进入,monitor 是可以一直累加的 // 了解了 synchronized 工作原理,就会明白为什么会有诸如 nonfairTryAcquire(1) release(1) 的方法 // 这是 AbstractQueuedSynchronizer 类中的字段 // 因为 ReentrantLock 中的内部类 Sync 继承于 AQS private volatile int state; // tryLock why ? // 因为不同于 synchronized 的悲观(我才不管你是不是并发,多线程,声明了,我就加锁) // 所以 ReentrantLock 我先 try 一 try 吧!万一不是多线程并发呢!???? public boolean tryLock() { // 加锁 加 1 return sync.nonfairTryAcquire(1); } final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); // 0 的话 说明没有线程占有 // 可以获得锁 if (c == 0) { // 这个和上面的 AtomicInteger 一样 if (compareAndSetState(0, acquires)) { // 设置当前占有锁的线程 setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { int nextc = c + acquires; // 看见没,锁的计数有可能会有问题 // 因为一直累计,指不定就加到 int 上限转负数了 if (nextc < 0) // overflow throw new Error("Maximum lock count exceeded"); // 不为 0 更新 state setState(nextc); return true; } return false; } // AbstractOwnableSynchronizer 类 // The current owner of exclusive mode synchronization. // 排它锁 独占锁 写锁 都一个意思 锁的当前持有线程 private transient Thread exclusiveOwnerThread;
总结一下:
真正的大师,从代码里可以看出对于细节的处理,以及对于我等代码阅读者的友好
大道至简,谁能想到 Java 的并发支持是基于一些加 1 减 1 的运算