AQS源码阅读-acquireShared/releaseShared
acquireShared相关方法
acquireShared
// 获取共享资源，如果未能获得，则让线程入队
public final void acquireShared(int arg) {
if (tryAcquireShared(arg) < 0)
doAcquireShared(arg);
}
doAcquireShared
作用：阻塞机制
/**
* Acquires in shared uninterruptible mode.
* 共享、不可中断模式，可类比于 acquireQueued 方法
*/
private void doAcquireShared(int arg) {
final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();
if (p == head) {
/*
tryAcquireShared：以共享模式 acquire，它会去看 state 是否允许被 acquire，如果可以的话就 acquire
1) CountDownLatch：获取操作表示，等待并直到闭锁状态结束（state == 0）
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
2) Semaphore：提供公平和非公平的实现方式，这里放公平方式
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
for (;;) {
if (hasQueuedPredecessors())
return -1;
int available = getState();
int remaining = available - acquires;
// 返回剩余的许可
if (remaining < 0 ||
compareAndSetState(available, remaining))
return remaining;
}
}
*/
int r = tryAcquireShared(arg);
if (r >= 0) {
setHeadAndPropagate(node, r);
p.next = null; // help GC
if (interrupted)
selfInterrupt();
failed = false;
return;
}
}
// 如果 p 不是 head， 或者是 head 但是未能成功 acquire，则需要阻塞该线程
// shouldParkAfterFailedAcquire 方法中，如果 p 为 SIGNAL 状态，将 node 的线程阻塞；否则将状态为0或者是 PROPAGATE 状态的 p 设置为 SIGNAL 状态，准备进行阻塞
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
setHeadAndPropagate
作用：
- 设置新的 head
releaseShare传播
/**
* Sets head of queue, and checks if successor may be waiting
* in shared mode, if so propagating if either propagate > 0 or
* PROPAGATE status was set.
* 在调用该方法之前，都会检查 propagate，只有大于等于0，才会调用该方法
*/
private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
Node h = head; // Record old head for check below
setHead(node);
/*
* Try to signal next queued node if:
* Propagation was indicated by caller,
* or was recorded (as h.waitStatus either before
* or after setHead) by a previous operation
* (note: this uses sign-check of waitStatus because
* PROPAGATE status may transition to SIGNAL.)
* and
* The next node is waiting in shared mode,
* or we don't know, because it appears null
*
* The conservatism in both of these checks may cause
* unnecessary wake-ups, but only when there are multiple
* racing acquires/releases, so most need signals now or soon
* anyway.
*/
/*
唤醒下一个线程的情况包括：(在独占模式中，设置好 head 后，不会去唤醒下一个线程)
1）propagate 大于0，唤醒下一个线程；
2）propagate 等于0，但是其他线程将 h（旧的 head）的状态改为了 PROPAGATE 状态
h == null 的判断是防止空指针异常。 h.waitStatus < 0，表示 h 处于 SIGNAL 或 PROPAGATE 状态，一般情况下是 PROPAGATE 状态，因为在 doReleaseShared 方法中 h 状态变化是 SIGNAL -> 0 -> PROPAGATE。那么为什么 SIGNAL 状态也要唤醒呢？这是因为在 doAcquireShared 中，第一次没有获得足够的资源时，shouldParkAfterFailedAcquire 将 PROPAGATE 状态转换成 SIGNAL，准备阻塞线程，但是第二次进入本方法时发现资源刚好够，而此时 h 的状态是 SIGNAL 状态
(h = head) == null 是再次检查
*/
if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
(h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
Node s = node.next;
/*
如果 next node 是 SHARED 模式，或者是 null，则执行传播操作
final boolean isShared() {
return nextWaiter == SHARED;
}
*/
if (s == null || s.isShared())
doReleaseShared();
}
}
releaseShared相关方法
releaseShared
public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {
// 唤醒后继节点以及设置传播状态
doReleaseShared();
return true;
}
return false;
}
doReleaseShared
作用：
- 将
SIGNAL状态设置为0，或者将0设置为PROPAGATE - 调用
unparkSuccessor去唤醒
/**
* Release action for shared mode -- signals successor and ensures
* propagation. (Note: For exclusive mode, release just amounts
* to calling unparkSuccessor of head if it needs signal.)
*/
private void doReleaseShared() {
/*
* Ensure that a release propagates, even if there are other
* in-progress acquires/releases. This proceeds in the usual
* way of trying to unparkSuccessor of head if it needs
* signal. But if it does not, status is set to PROPAGATE to
* ensure that upon release, propagation continues.
* Additionally, we must loop in case a new node is added
* while we are doing this. Also, unlike other uses of
* unparkSuccessor, we need to know if CAS to reset status
* fails, if so rechecking.
* 共享模式存在多个线程，需要 CAS 来观察操作是否成功
*/
for (;;) {
Node h = head;
if (h != null && h != tail) {
int ws = h.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL) {
// head 是 SIGNAL 状态，尝试将状态设为0，设置成功的话唤醒下一个 Node
if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
continue; // loop to recheck cases
unparkSuccessor(h);
}
// 状态为0表示已经有一个线程将 head 的状态设置为0了，当前线程尝试设置 PROPAGATE 状态
else if (ws == 0 &&
!compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
continue; // loop on failed CAS
}
// 共享模式，可能有多个线程在操作，如果 head 发生变化，应该去唤醒下一个 Node
if (h == head) // loop if head changed
break;
}
}
理解
为什么需要 PROPAGETE 状态？
PROPAGETE 表示需要将 releaseShared 传播给其他 Node。为什么需要将 releaseShared 传播呢？考虑有10个线程，3个资源，假设当前有3个线程在运行，那么有7个线程在 CLH 队列中处于阻塞状态（node.prev的状态都是 SIGNAL）。不考虑外部有新的线程过来，有以下情况：
-
3个线程串行执行
释放资源->唤醒线程->设置 head，那么每个线程串行着将 head 的状态位修改为0，不会在setHeadAndPropagate方法中调用doReleaseShared -
3个线程同时释放资源，设3个线程分别是线程1、线程2、线程3。线程4是 CLH 队列中的第一个线程
线程1成功将 head 的状态设置为0，线程4被唤醒。线程1看 head 是否发生变化，线程2、3重试准备将 head 的状态从0设置为
PROPAGETE，最终三个线程都会查看 head 是否发生变化- 线程4未调用
setHead。线程1、2、3结束doReleaseShared，多出3个资源，活跃线程数为1，且 head 的状态一定是PROPAGETE。线程4通过**旧的 head **的状态，知道应该调用doReleaseShared来唤醒线程 - 线程4已调用
setHead。线程1、2、3继续尝试唤醒线程
- 线程4未调用
因此，PROPAGETE 状态可以让活跃的线程数量尽可能达到资源的数量，以利用资源
总结
阻塞机制由 doAcquireShared 方法实现，唤醒机制由 doReleaseShared 方法实现
- 阻塞机制：队首的 Node 如果能获得资源，则将 Node 设置为 head，如果资源剩余数大于0或者旧 head 的状态是
PROPAGATE，那么就调用doReleaseShared来唤醒线程；如果 Node 未能获得资源，则 head 的waitStatus设置为SIGNAL，如果下一次检查它是SIGNAL，则阻塞 Node。此外它做的另一个工作是清理 head 和当前 Node 之间处于CANCELLED状态的 Node （shouldParkAfterFailedAcquire） - 唤醒机制：CAS 操作将 head 的状态从
SIGNAL改为0，如果改成功则调用unparkSuccessor唤醒下一个线程，以及 CAS 操作将 head 的状态从0改为PROPAGATE， CAS 操作失败后继续循环。如果发现 head 的状态不是SIGNAL或者0，就去看 head 是否改变，如果改变了继续循环
