（原创）多线程并发：AQS源码分析（2）——共享锁的实现原理

1 public final void acquireShared(int arg) {
2         //获取共享资源成功直接返回
3         if (tryAcquireShared(arg) < 0)
4             //获取资源不成功执行此方法阻塞
5             doAcquireShared(arg);
6     }

 1     private void doAcquireShared(int arg) {
 2         //将当前线程加入到同步队列中，并标记为共享模式
 3         final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
 4         //线程阻塞等待获取共享资源的过程中是否发生了异常
 5         boolean failed = true;
 6         try {
 7             //现在在阻塞等待获取资源的过程中，其它线程对此线程是否发生了中断请求
 8             boolean interrupted = false;
 9            
10             /*自旋，找到合适点的点将当前线程挂起，再寻找合适点的过程中也不断尝试重新获取共享锁，因为可能再这个尝试的过程中，其它线程释放了共享锁*/
11             for (;;) {
12                 //找到当前节点的前继节点
13                 final Node p = node.predecessor();
14                 
15                 //当前节点的前继节点是同步队列的头节点
16                 if (p == head) {
17                     //尝试获取指定量的共享资源
18                     int r = tryAcquireShared(arg);
19                     //当前Node节点的线程成功获取到了共享资源
20                     if (r >= 0) {
21                         //将当前线程Node节点设置为head头节点，并尝试唤醒后面的阻塞节点
22                         setHeadAndPropagate(node, r);
23                         p.next = null; // help GC
24                         //等待获取资源的过程中发生了线程中断的请求是不响应线程中断的，所以这里要将线程中断补上。
25                         if (interrupted)
26                             //获取独占锁是放在acquire()方法中处理的，不过作用都一样。
27                             selfInterrupt();
28                         //表示获取阻塞获取资源的过程中没有发生异常，就不用执行finally中的取消方法了。
29                         failed = false;
30                         return;
31                     }
32                 }
33                 
34                 //找到当前被阻塞线程节点的前继有效节点，将它的状态设置为Node.SIGNAL
35                 if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
36                         /**
37                          * 找到了有效前继节点并它的状态设置为Node.SIGNAL,那么我们就可以将当前节点park()，
38                          * 等待前继节点释放资源后唤醒它，唤醒之后在进行一次线程中断检测，进入下次"自旋"。
39                          */
40                     parkAndCheckInterrupt())
41                     interrupted = true;
42             }
43         } finally {
44             //阻塞等待获取共享资源的时候发生了异常，需要将当前Node节点出队，上一篇文章中讲过，这里就不再赘述了。
45             if (failed)
46                 cancelAcquire(node);
47         }
48     }

private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
        //后继节点成功获取了共享锁，队列的"旧head"还没有改变，将其保存下来，锁定到方法的局部变量做后序的判断使用；
        Node h = head; // Record old head for check below
        /**
         * 将这个获取共享锁成功的后继节点设置为同步队列的“新head”,此时同步队列的head发生变化， 此线程还未唤起任何线程。
         */
        setHead(node);
        /**
         * 1、h == null这个条件什么时候成立呢？仔细翻了下AQS中的源码发现：
         * 这个setHeadAndPropagate()方法只在共享锁模式下，同步队列head的后继节点成功获取了共享锁才会调用。
         * 获取到共享锁的当前线程是同步队列的头结点的后继节点，"旧head"有后继节点，说明同步队列不为空,那么"旧head"也必定不为空，
         * 此方法中第一行通过h == head,在执行setHead(node)方法之前将"旧head"保存了下来，所以h == null必定不会成立,
         * 至于为什么这么写呢? 查阅了下资料网上说"发现这个是防止空指针异常发生的标准写法（既如果要取一个对象的某个属性进行判断的时候，首先对这个对象进行null判断）。"
         * 这说的过去吧?
         * 
         * 2、(h = head) == null这个条件什么时候成立呢？
         * 这个条件也是不可能成立的，下面这种情况应该是最常见的：
         *  （1）、例如有个Semaphore实例s初始化了2个许可，线程A首先调用s.acquire(2)申请了两个许可，成功申请到了许可；
         *  （2）、线程B调用了s.acquire()方法申请一个许可，申请失败，加入到同步队列；
         *  （3）、线程C调用了s.acquire()方法申请一个许可，申请失败，加入到同步队列；
         *  （4）、线程A调用了s.releaseShared(2)方法释放了两个许可，再调用doReleaseShared()方法，进行同步队列唤醒；
         *  （6）、首先唤醒了同步队列中的线程B，B线程获取到共享锁：
         *      a)、如果此时线程B还未setHead(Node)方法，还未改变同步队列的head头结点，那么线程A的唤醒工作就结束，也仅仅只是唤醒了同步队列中的线程B，
         *              则必定有（h = head） == Node(C) ！= null成立，线程C的唤醒工作仍然需要线程B去执行；
         *      b)、如果此时线程B执行了SetHead(Node)方法，改变了同步队列的head头结点，那么线程A同时也会唤醒线程C，相当于线程A同时唤醒了线程B和线程C：
         *         1）、如果线程C中的setHeadAndPropagate()在线程B前调用完毕（即线程C执行了setHead()方法改变了同步队列的head），那么 (h = head) == Node(C);
         *         2）、如果线程C中的setHeadAndPropagate()在线程B之后才调用(即线程C此时还未执行setHead()方法，未改变同步队列的head)，那么 (h = head) == Node(B)
         *  所以综上所述，只要执行过addWaiter()方法，向同步队列中添加过线程，那么（h = head）== null必定不成立。只能理解为“防止空指针的标准写法”。 
         */
        if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
            (h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
            Node s = node.next;
            /**
             * s == null这种情况是可能存在的，如果当前唤醒的这个node节点是同步队列的尾节点就可能出现node.next == null;
             * s.isShared()指定是共享锁模式，当前线程获取共享锁之后，是需要尝试唤醒同步队列中的其它线程的。
             */
            if (s == null || s.isShared())
                doReleaseShared();
        }
    }

 1  private void doReleaseShared() {
 2         for (;;) {
 3             Node h = head;
 4             /**
 5              * h != null保证了队列不为空，h != tail保证了队列中有需要唤醒的节点，
 6              * 如果这不能同时满足说明队列中没有需要唤醒的节点，此时h == head这个条件是成立的，
 7              * 直接跳转到h == head判断中break，此方法结束执行。
 8              */
 9             if(h != null && h != tail) {
10                 int ws = h.waitStatus;
11                 //如果头节点的状态是Node.SIGNAL说明后续有节点是需要唤醒的，
12                 if (ws == Node.SIGNAL) {
13                     /**
14                      * 考虑到共享锁可以被多线程并发持有，可以采用CAS操作，将设置头节点的状态为的0的compareAndSetWaitStatus(h,Node.SIGNAL,0)的操作
15                      * 和unparkSuccessor(h)唤醒后节点的操作绑定在一起，这个CAS操作成功，说明头节点之前肯定是Node.SIGNAL状态，那么后继结点肯定能被唤醒。
16                      */
17                     if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
18                         continue;            // loop to recheck cases
19                     unparkSuccessor(h);
20                 }
21                 /**
22                  * ws == 0说明头节点的后继节点已经被唤醒或者即将被唤醒。
23                  */
24                 else if (ws == 0 &&
25                          !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
26                     continue;                // loop on failed CAS
27             }
28             //同步队列的头节点未发生变化，跳出唤醒的动作
29             if (h == head)                   // loop if head changed
30                 break;
31         }
32     }