AQS系列（二）- ReentrantLock的释放锁

前言

    在AQS系列（一）中我们一起看了ReentrantLock加锁的过程，今天我们看释放锁，看看老Lea那冷峻的思维是如何在代码中笔走龙蛇的。

正文

    追踪unlock方法：

public void unlock() {
        sync.release(1);
    }

    很简单的一行，调用了release方法，参数为1，继续跟踪发现不管是公平锁还是非公平锁调用的都是AbstractQueuedSynchronizer中的release方法：

public final boolean release(int arg) {
        if (tryRelease(arg)) {
            Node h = head;
            if (h != null && h.waitStatus != 0)
                unparkSuccessor(h);
            return true;
        }
        return false;
    }

此方法看起来简单，却暗含杀机。

1、首先看if中的判断方法tryRelease

protected final boolean tryRelease(int releases) {
            int c = getState() - releases; // 计算出释放锁之后的state值
            if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
                throw new IllegalMonitorStateException();
            boolean free = false;
            if (c == 0) { // c==0说明要释放锁了
                free = true;
                setExclusiveOwnerThread(null); //在释放之前将独占线程置为空

            } 
            setState(c); // 将state置为0，此处没用cas操作，因为没必要，反正在此之前state都大于0，不会被其他线程操作，只有当前线程能操作 
            return free; 
}

此方法的实现逻辑在ReentrantLock类的Sync内部类中，即公平锁和非公平锁公用，相信理解起来比较轻松。

2、再看里面的if判断条件 h != null && h.waitStatus != 0

    注意此时h是head，队列头。我们先要搞清楚这两个判断条件所表示的意思，h!=null说明队列不是空的，而h.waitStatus != 0又是什么意思呢？回顾一下上一篇的最后第二个方法 shouldParkAfterFailedAcquire，当时讲这个方法时其实描述的不是很清楚，这次重新结合释放锁的场景回顾一下。下面先将该方法粘贴出来（注释中的两个2表示执行一次这个方法只会走一个2的逻辑）：

private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
        int ws = pred.waitStatus; // 1、正常情况进到这里ws是0，pred可能是head，也可能只是node前面另一个排队的任务
        if (ws == Node.SIGNAL)
            // 3、如果是-1了，就返回true，进入后面park当前线程
            return true;
        if (ws > 0) {
            do {
                // 2、如果是大于0，说明pred线程已经被取消，则继续往前遍历，直到从后往前找到第一个不大于0的节点，然后互相设置指针
                node.prev = pred = pred.prev;
            } while (pred.waitStatus > 0);
            pred.next = node;
        } else {
            // 2、是0的话进这里，设置成-1，注意是将pred(即当前node的前一个节点)设置成-1。即如果一个节点ws是-1，那么它后面一定至少还有一个node（就是这个方法中的node）
            compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
        }
        return false;
    }

     waitStatus>0只有一种情况-线程被取消了（状态值为1）。当线程被取消时就要舍弃掉它，继续往前遍历。

    回顾完上述的方法，再看h.waitStatus != 0，我们可以知道，waitStatus != 0表示等待后面还有排队的node（可能是正常状态也可能是已取消的状态），这时就要去唤醒下一个正常状态的线程，进入unparkSuccessor方法。

 3、unparkSuccessor 方法代码

private void unparkSuccessor(Node node) {
        int ws = node.waitStatus;
        if (ws < 0)
            compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);

        Node s = node.next;
        if (s == null || s.waitStatus > 0) {
            s = null;
            for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
                if (t.waitStatus <= 0)
                    s = t;
        }
        if (s != null)
            LockSupport.unpark(s.thread);
    }

    该方法用于唤醒当前线程的下一个有效任务，入参node为head节点。首先如果ws为-1则通过CAS设置为0；然后判断node的下一个节点是不是空，或者是不是已经被取消（ws大于0表示已经被取消）；如果满足条件，则从后往前遍历找到从前往后数的第一个ws小于等于0的node节点，唤醒这个节点的线程。此处的for循环用的比较有意思，用了一种类似于while循环的格式来用for循环，可见老Lea不拘一格的思维方式。

    此处最后一行unpark方法执行之后，就会进入系列（一）中的最后一个方法的第3行代码（如下所示），继续执行下一个线程的加锁过程，进入下一次轮回。

private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
        LockSupport.park(this);
        return Thread.interrupted();
    }

附加：公平锁与非公平锁的源码理解

    在上一篇文章中未讲到公平锁和非公平锁的区别，在这里统一进行一下总结：

    在释放锁的过程中，公平锁和非公平锁的处理流程是一样的，都是从队列的头往后遍历挨个唤醒等待的线程。

    在加锁的过程中，有两个不同的地方。第一个是在lock方法中，公平锁代码：

final void lock() {
            acquire(1);
        }

    非公平锁代码：

final void lock() {
            if (compareAndSetState(0, 1))
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            else
                acquire(1);
        }

    可以看到非公平锁直接先用CAS尝试获取一下锁，不用排队。这就是第一个非公平的地方。

    第二个不同的地方，是acquire方法中的tryAcquire方法实现不同，公平锁的tryAcquire方法：

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {
                if (!hasQueuedPredecessors() &&
                    compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0)
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }

    可以看到当c==0时公平锁会先通过hasQueuedPredecessors方法判断队列前面有没有排队的。

    非公平锁的实现：

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            return nonfairTryAcquire(acquires);
        }


final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {
                if (compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0) // overflow
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }

    当c==0时，非公平锁是直接用CAS尝试获取加锁。这是第二个非公平的地方。

    好了，ReentrantLock的加锁和释放锁过程基本就这些了，这周末继续搞JUC！