软件工程

3.1.3 获取队列（节点，int）

好吧，你应该马上等待状态休息一下，然后等待其他状态，然后等待其他任务表面上来后发现自己拿到了资源是肯定的，然后就可以想干想干了。事情：在等闲下来就可以拿走其他事情了）


1 final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
2 boole failed = true;//标记是否成功获取资源
3尝试{
4 boolean interrupted = false;//标记等待过程中是否被中断过
5
6 //又是一个“自旋”！
7 代表 (;;) {
8 final Node = node.predecessor();//到达前驱
9 //前驱是头，即该结点已成老二，因此有资格去获取资源（可能是老大的释放资源结束自己的，当然也可能被中断了）。
10 if (p == head && tryAcquire(arg)) {
11 setHead(node);//拿到资源后，将头指向该结点。所以head所指的标杆结点，就是当前获取到资源的那个结点或null。
12 p.next = null; // setHead中node.prev置为null，这里再将资源将head.next置，就是为了方便回收之前的GC头结点为null。意味着之前的结点已经拿完的点出队了！
13 失败 = 假； // 成功获取资源
14返回中断；//返回等待过程中是否被中断
15 }
16
17 //自己休息可以了，就通过park()进入等待状态，直到被unpark()。不可中断的情况如果被下到了，那么会从park()中醒过来，发现拿不到资源，继续进入park()等待。
18 if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
19parkAndCheckInterrupt())
20中断=真;//如果等待过程中被中断，就只有一次，将中断那么标记为真
21 }
22 } 最后 {
23 if (failed) //等待过程中没有成功获取资源（如超时，或者可以中断的情况下被中断了），那么如果取消结点在中的等待。
24 取消获取（节点）；
25 }
26 }



到这里了，我们先不急着总结acquireQueued()的函数，先看看shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt()具体干啥。

3.1.3.1 shouldParkAfterFailedAcquire(Node, Node)

主要方法用来检查状态，这个是否真的可以去休息了（进入等待，如果查看线程状态转换不熟），可以自己上一篇文章的线程，万一可以详解的线程状态都放弃只是瞎站着，那也说不定，对吧！


1 私有静态布尔值 shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
2 inws = pred.waitStatus;//t达到前驱的状态
3 if (ws == Node.SIGNAL)
4 //如果已经告诉前驾驶拿完号后通知自己一下，那可以安心休息了
5 返回真；
6 如果 (ws > 0) {
7 /*
8 * 如果前驱放弃了，那就一直往前找，直到最近找到

Loading

3.1.3 acquireQueued(Node, int)

　　OK，通过tryAcquire()和addWaiter()，该线程获取资源失败，已经被放入等待队列尾部了。聪明的你立刻应该能想到该线程下一部该干什么了吧：进入等待状态休息，直到其他线程彻底释放资源后唤醒自己，自己再拿到资源，然后就可以去干自己想干的事了。没错，就是这样！是不是跟医院排队拿号有点相似~~acquireQueued()就是干这件事：在等待队列中排队拿号（中间没其它事干可以休息），直到拿到号后再返回。这个函数非常关键，还是上源码吧：

 1 final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
 2     boolean failed = true;//标记是否成功拿到资源
 3     try {
 4         boolean interrupted = false;//标记等待过程中是否被中断过
 5         
 6         //又是一个“自旋”！
 7         for (;;) {
 8             final Node p = node.predecessor();//拿到前驱
 9             //如果前驱是head，即该结点已成老二，那么便有资格去尝试获取资源（可能是老大释放完资源唤醒自己的，当然也可能被interrupt了）。
10             if (p == head && tryAcquire(arg)) {
11                 setHead(node);//拿到资源后，将head指向该结点。所以head所指的标杆结点，就是当前获取到资源的那个结点或null。
12                 p.next = null; // setHead中node.prev已置为null，此处再将head.next置为null，就是为了方便GC回收以前的head结点。也就意味着之前拿完资源的结点出队了！
13                 failed = false; // 成功获取资源
14                 return interrupted;//返回等待过程中是否被中断过
15             }
16             
17             //如果自己可以休息了，就通过park()进入waiting状态，直到被unpark()。如果不可中断的情况下被中断了，那么会从park()中醒过来，发现拿不到资源，从而继续进入park()等待。
18             if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
19                 parkAndCheckInterrupt())
20                 interrupted = true;//如果等待过程中被中断过，哪怕只有那么一次，就将interrupted标记为true
21         }
22     } finally {
23         if (failed) // 如果等待过程中没有成功获取资源（如timeout，或者可中断的情况下被中断了），那么取消结点在队列中的等待。
24             cancelAcquire(node);
25     }
26 }

　 

到这里了，我们先不急着总结acquireQueued()的函数流程，先看看shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt()具体干些什么。

3.1.3.1 shouldParkAfterFailedAcquire(Node, Node)

　　此方法主要用于检查状态，看看自己是否真的可以去休息了（进入waiting状态，如果线程状态转换不熟，可以参考本人上一篇写的Thread详解），万一队列前边的线程都放弃了只是瞎站着，那也说不定，对吧！

 1 private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
 2     int ws = pred.waitStatus;//拿到前驱的状态
 3     if (ws == Node.SIGNAL)
 4         //如果已经告诉前驱拿完号后通知自己一下，那就可以安心休息了
 5         return true;
 6     if (ws > 0) {
 7         /*
 8          * 如果前驱放弃了，那就一直往前找，直到找到最近一个正常等待的状态，并排在它的后边。
 9          * 注意：那些放弃的结点，由于被自己“加塞”到它们前边，它们相当于形成一个无引用链，稍后就会被保安大叔赶走了(GC回收)！
10          */
11         do {
12             node.prev = pred = pred.prev;
13         } while (pred.waitStatus > 0);
14         pred.next = node;
15     } else {
16          //如果前驱正常，那就把前驱的状态设置成SIGNAL，告诉它拿完号后通知自己一下。有可能失败，人家说不定刚刚释放完呢！
17         compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
18     }
19     return false;
20 }

 

整个流程中，如果前驱结点的状态不是SIGNAL，那么自己就不能安心去休息，需要去找个安心的休息点，同时可以再尝试下看有没有机会轮到自己拿号。

3.1.3.2 parkAndCheckInterrupt()

　　如果线程找好安全休息点后，那就可以安心去休息了。此方法就是让线程去休息，真正进入等待状态。

1 private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
2     LockSupport.park(this);//调用park()使线程进入waiting状态
3     return Thread.interrupted();//如果被唤醒，查看自己是不是被中断的。
4 }

 　　park()会让当前线程进入waiting状态。在此状态下，有两种途径可以唤醒该线程：1）被unpark()；2）被interrupt()。（再说一句，如果线程状态转换不熟，可以参考本人写的Thread详解）。需要注意的是，Thread.interrupted()会清除当前线程的中断标记位。 

3.1.3.3 小结

　　OK，看了shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt()，现在让我们再回到acquireQueued()，总结下该函数的具体流程：

1. 结点进入队尾后，检查状态，找到安全休息点；
2. 调用park()进入waiting状态，等待unpark()或interrupt()唤醒自己；
3. 被唤醒后，看自己是不是有资格能拿到号。如果拿到，head指向当前结点，并返回从入队到拿到号的整个过程中是否被中断过；如果没拿到，继续流程1。

 

3.1.4 小结

　　OKOK，acquireQueued()分析完之后，我们接下来再回到acquire()！再贴上它的源码吧：

1 public final void acquire(int arg) {
2     if (!tryAcquire(arg) &&
3         acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
4         selfInterrupt();
5 }

再来总结下它的流程吧：

1. 调用自定义同步器的tryAcquire()尝试直接去获取资源，如果成功则直接返回；
2. 没成功，则addWaiter()将该线程加入等待队列的尾部，并标记为独占模式；
3. acquireQueued()使线程在等待队列中休息，有机会时（轮到自己，会被unpark()）会去尝试获取资源。获取到资源后才返回。如果在整个等待过程中被中断过，则返回true，否则返回false。
4. 如果线程在等待过程中被中断过，它是不响应的。只是获取资源后才再进行自我中断selfInterrupt()，将中断补上。

由于此函数是重中之重，我再用流程图总结一下：

至此，acquire()的流程终于算是告一段落了。这也就是ReentrantLock.lock()的流程，不信你去看其lock()源码吧，整个函数就是一条acquire(1)！！！

 

3.2 release(int)

 　　上一小节已经把acquire()说完了，这一小节就来讲讲它的反操作release()吧。此方法是独占模式下线程释放共享资源的顶层入口。它会释放指定量的资源，如果彻底释放了（即state=0）,它会唤醒等待队列里的其他线程来获取资源。这也正是unlock()的语义，当然不仅仅只限于unlock()。下面是release()的源码：

1 public final boolean release(int arg) {
2     if (tryRelease(arg)) {
3         Node h = head;//找到头结点
4         if (h != null && h.waitStatus != 0)
5             unparkSuccessor(h);//唤醒等待队列里的下一个线程
6         return true;
7     }
8     return false;
9 }

 

　　逻辑并不复杂。它调用tryRelease()来释放资源。有一点需要注意的是，它是根据tryRelease()的返回值来判断该线程是否已经完成释放掉资源了！所以自定义同步器在设计tryRelease()的时候要明确这一点！！

3.2.1 tryRelease(int)

　　此方法尝试去释放指定量的资源。下面是tryRelease()的源码：

1 protected boolean tryRelease(int arg) {
2     throw new UnsupportedOperationException();
3 }

 

　　跟tryAcquire()一样，这个方法是需要独占模式的自定义同步器去实现的。正常来说，tryRelease()都会成功的，因为这是独占模式，该线程来释放资源，那么它肯定已经拿到独占资源了，直接减掉相应量的资源即可(state-=arg)，也不需要考虑线程安全的问题。但要注意它的返回值，上面已经提到了，release()是根据tryRelease()的返回值来判断该线程是否已经完成释放掉资源了！所以自义定同步器在实现时，如果已经彻底释放资源(state=0)，要返回true，否则返回false。

3.2.2 unparkSuccessor(Node)

　　此方法用于唤醒等待队列中下一个线程。下面是源码：

 1 private void unparkSuccessor(Node node) {
 2     //这里，node一般为当前线程所在的结点。
 3     int ws = node.waitStatus;
 4     if (ws < 0)//置零当前线程所在的结点状态，允许失败。
 5         compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
 6 
 7     Node s = node.next;//找到下一个需要唤醒的结点s
 8     if (s == null || s.waitStatus > 0) {//如果为空或已取消
 9         s = null;
10         for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev) // 从后向前找。
11             if (t.waitStatus <= 0)//从这里可以看出，<=0的结点，都是还有效的结点。
12                 s = t;
13     }
14     if (s != null)
15         LockSupport.unpark(s.thread);//唤醒
16 }

 

　　这个函数并不复杂。一句话概括：用unpark()唤醒等待队列中最前边的那个未放弃线程，这里我们也用s来表示吧。此时，再和acquireQueued()联系起来，s被唤醒后，进入if (p == head && tryAcquire(arg))的判断（即使p!=head也没关系，它会再进入shouldParkAfterFailedAcquire()寻找一个安全点。这里既然s已经是等待队列中最前边的那个未放弃线程了，那么通过shouldParkAfterFailedAcquire()的调整，s也必然会跑到head的next结点，下一次自旋p==head就成立啦），然后s把自己设置成head标杆结点，表示自己已经获取到资源了，acquire()也返回了！！And then, DO what you WANT!

 

看到有不少小伙伴问为什么从后向前找，而不是从前往后找？从前往后更简单啊。

好问题！！！从源码上看，先找到后继结点s，如果s状态正常那么直接唤醒。但有两种异常情况，会导致next链不一致：

1）s==null，在新结点入队时可能会出现