06.JUC 锁 - AQS - 共享模式

基本概念

AQS 的共享模式，表示 AQS 通过共享模式获取/释放锁。该类对应的方法为 acquireShared/acquireSharedInterruptibly/tryAcquireSharedNanos、 releaseShared。

acquireShared

acquireShared 表示以共享模式获取锁对象，并忽略中断。

public final void acquireShared(int arg) {
if (tryAcquireShared(arg) < 0) {
doAcquireShared(arg);
}
}

tryAcquireShared： 与独占模式一样留给子类实现。

doAcquireShared：负责获取锁失败后的操作。

1.doAcquireShared

下面来看 doAcquireShared 的实现过程：

private void doAcquireShared(int arg) {
// 添加进同步等待队列
final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
for (;;) {
// 判断是否在等待队列的[头节点的后节点]
final Node p = node.predecessor();
if (p == head) {
// 再次尝试获取[读锁]
int r = tryAcquireShared(arg);

// 成功则更新等待队列的头节点
if (r >= 0) {
// 关键
setHeadAndPropagate(node, r);
p.next = null;
if (interrupted){
selfInterrupt();
}
failed = false;
return;
}
}

if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt()){
interrupted = true;
}
}
} finally {
if (failed){
cancelAcquire(node);
}
}
}

2.setHeadAndPropagate

该方法负责设置新的头节点，并执行传播操作。

传播操作具体是节点指唤等待队列的第一个节点后，被唤醒的节点由于自旋的缘故又会调用该方法唤醒其后续点，直到整个队列都被唤醒。

下面来看它的实现过程：

private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
// 设置新的头节点，即出队操作
Node h = head;
setHead(node);

// 唤醒该节点的下个节点
if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0) {
Node s = node.next;
if (s == null || s.isShared()){
// 释放共享锁操作，实质就是唤醒等待队列的节点
doReleaseShared();
}
}
}

3.doReleaseShared

再来看看 doReleaseShared 的实现过程：

private void doReleaseShared() {
// 循环，直至唤醒同步等待队列中的所有节点
for (;;) {
Node h = head;

// 判断同步等待队列是否为空
if (h != null && h != tail) {
int ws = h.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL) {
if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0)){
continue; // loop to recheck cases
}

// 唤醒 h 的后继节点（同时将 h 等待状态置为 CANCELED）
unparkSuccessor(h);

} else if (ws == 0 &&
!compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE)){
continue; // loop on failed CAS
}
}

if (h == head){
break;// loop if head changed
}
}
}

整个过程如下图所示：

acquireSharedInterruptibly

acquireSharedInterruptibly表示以共享模式获取锁对象，不忽略中断。

public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted()){
// 抛出异常...
}

if (tryAcquireShared(arg) < 0){
doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}
}

关键来看 doAcquireSharedInterruptibly，它与 doAcquireShared 的区别在于，如果发现线程的中断标志位被置为 true，则会抛出异常中断线程。区别如下：

if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&parkAndCheckInterrupt()){
throw new InterruptedException();
}

tryAcquireSharedNanos

tryAcquireSharedNanos表示以共享模式获取锁对象，尝试获取失败，则线程进入阻塞状态一段时间。线程在进入阻塞状态后有两种情况：

进入阻塞状态，一直到 nanosTimeout 超时，返回 false；

进入阻塞状态，时长未到 nanosTimeout 被唤醒，则通过自旋再次尝试，成功获取锁或直到超时返回结果。

下面来看它的实现过程：

public final boolean tryAcquireSharedNanos(int arg, long nanosTimeout) throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted()){
// 抛出异常...
}
return tryAcquireShared(arg) >= 0 ||
// 实现原理与独占模式的 doAcquireNanos 类似，这里不再分析
doAcquireSharedNanos(arg, nanosTimeout);
}

releaseShared

该操作表示通过共享模式释放锁对象。

public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {
// 关键
doReleaseShared();
return true;
}
return false;
}