澳门新葡亰娱乐官网Java可重入锁原理

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一、 概述

正文首先介绍Lock接口、ReentrantLock的类档期的顺序布局以致锁功用模板类AbstractQueuedSynchronizer的精练原理,然后经过深入分析ReentrantLock的lock方法和unlock方法,来表明ReentrantLock的里边原理,最后做叁个计算。本文不关乎ReentrantLock中的条件变量。

上一章大家讲了synchronized对象锁的各样品级。可是,有时会被人问到ReentrantLock是怎么落到实处的么?AQS是甚?公平锁和非公平锁怎么落到实处的么?排他锁和分享锁怎么落到实处么?

即便大家弄懂了前两章的从头到尾的经过,仍旧不能不不佳意思的应对:不会。

一、 概述

正文首先介绍Lock接口、ReentrantLock的类档次构造以致锁功效模板类AbstractQueuedSynchronizer的简约原理,然后经过深入分析ReentrantLock的lock方法和unlock方法,来解释ReentrantLock的在那之中原理,最终做八个总计。本文不关乎ReentrantLock中的条件变量。

1.1、Lock接口

Lock接口,是对调整并发的工具的架空。它比使用synchronized关键词越来越灵活,而且能够扶助规范化变量。它是一种调控并发的工具,日常的话,它决定对某种分享财富的攻克。相当于说,同有时候内唯有一个线程能够赢得这几个锁并攻下财富。别的线程想要获取锁,必须等待那一个线程释放锁。在Java贯彻中的ReentrantLock便是如此的锁。此外一种锁,它能够允许七个线程读取能源,不过只可以同意三个线程写入财富,ReadWriteLock就是这么一种特其他锁,简单称谓读写锁。上面是对Lock接口的多少个格局的完整描述:

| 方法名称 | 描述 |
| lock |
获取锁,假若锁不能够获取,那么当前的线程就成为不可被调解,直到锁被拿走到
|
| lockInterruptibly |
获取锁,除非当前线程被搁浅。若是取得到了锁,那么立时回到,如若取得不到,那么当前线程变得不可被调整,一向休眠直到上边两件工作时有爆发:1、当前线程获取到了锁

2、别的的线程中断了日前的线程

|
| tryLock |
即便调用的时候能够收获锁,那么就拿走锁并且再次来到true,借使当前的锁不恐怕赢得到,那么那一个方法会马上回到false
|
| tryLcok(long time,提姆eUnit unit卡塔尔 |
在指准时期内尝试获得锁要是得以收获锁,那么获取锁况且再次来到true,如若当前的锁不只怕获得,那么当前的线程变得不可被调整,直到下边三件事之一发生:1、当前线程获取到了锁

2、当前线程被别的线程中断

3、钦命的等待时间到了

|
| unlock | 释放当前线程占用的锁 |
| newCondition |
再次回到三个与当前的锁关联的法则变量。在选拔这一个条件变量早前,当前线程必需占用锁。调用Condition的await方法,会在等待早前原子地释放锁,并在等候被唤醒后原子的收获锁
|

接下去,大家将围绕lock和unlock那七个措施,来介绍任何ReentrantLock是怎么职业的。在介绍ReentrantLock以前,我们率先来看一下ReentrantLock的类档期的顺序布局以至和它密切相关的AbstractQueuedSynchronizer

有关的类

在篇章的开端,小编要好画了三个连锁的类的类图,让你能够在开始的时候有个差不离的摸底。在读小说的历程中,你也得以时不经常回来看一下以此图,应该会有相当的大的得到。

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1.1、Lock接口

Lock接口,是对调节并发的工具的空洞。它比使用synchronized关键词更加灵活,并且能够帮助标准化变量。它是一种调节并发的工具,经常的话,它调控对某种分享能源的攻下。也正是说,同一时间内独有一个线程能够赢得那个锁并攻陷能源。其余线程想要获取锁,必需等待那些线程释放锁。在Java贯彻中的ReentrantLock正是如此的锁。其它一种锁,它能够允许四个线程读取财富,但是只好同意贰个线程写入财富,ReadWriteLock正是这么一种非常的锁,简单称谓读写锁。上边是对Lock接口的多少个章程的欧洲经济共同体描述:

方法名称 描述
lock 获取锁,如果锁无法获取,那么当前的线程就变为不可被调度,直到锁被获取到
lockInterruptibly 获取锁,除非当前线程被中断。如果获取到了锁,那么立即返回,如果获取不到,那么当前线程变得不可被调度,一直休眠直到下面两件事情发生:

1、当前线程获取到了锁

2、其他的线程中断了当前的线程

tryLock 如果调用的时候能够获取锁,那么就获取锁并且返回true,如果当前的锁无法获取到,那么这个方法会立刻返回false
tryLcok(long time,TimeUnit unit) 在指定时间内尝试获取锁如果可以获取锁,那么获取锁并且返回true,如果当前的锁无法获取,那么当前的线程变得不可被调度,直到下面三件事之一发生:

1、当前线程获取到了锁

2、当前线程被其他线程中断

3、指定的等待时间到了

 

unlock 释放当前线程占用的锁
newCondition 返回一个与当前的锁关联的条件变量。在使用这个条件变量之前,当前线程必须占用锁。调用Condition的await方法,会在等待之前原子地释放锁,并在等待被唤醒后原子的获取锁

接下去,大家将围绕lock和unlock那八个主意,来介绍任何ReentrantLock是怎么职业的。在介绍ReentrantLock在此以前,大家首先来看一下ReentrantLock的类等级次序布局以致和它密切相关的AbstractQueuedSynchronizer

1.2、ReentrantLock类档案的次序结构

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image

ReentrantLock完结了Lock接口,内部有四个里面类,Sync、NonfairSync、FairSync,Sync是二个虚幻类型,它继续AbstractQueuedSynchronizer,这么些AbstractQueuedSynchronizer是贰个模板类,它达成了累累和锁相关的效果,并提供了钩子方法供客户达成,举个例子tryAcquire,tryRelease等。Sync达成了AbstractQueuedSynchronizer的tryRelease方法。NonfairSync和FairSync多少个类世袭自Sync,完结了lock方法,然后分别持平抢占和非公平抢占针对tryAcquire有例外的得以完毕。

ReentrantLock

第一大家从ReentrantLock的构造函数入手,来看下ReentrantLock是怎么贯彻的。

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ReentrantLock有二种完毕,FairSync公平锁的落到实处和NonfairSync非公平锁的贯彻。

ReentrantLock的lock和unlock也是调用的呼应sync里的lock和unlock。

FairSync和NonfairSync都持续了Sync类,而Sync则持续了AbstractQueuedSynchronizer,
AbstractQueuedSynchronizer相当于风传中的AQS,AQS继承了AbstractOwnableSynchronizer,大家能够把AbstractOwnableSynchronizer叫AOS(那一个名字是自家自个儿取的)。

1.2、ReentrantLock类等级次序结构

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ReentrantLock实现了Lock接口,内部有多少个里面类,Sync、NonfairSync、FairSync,Sync是四个华而不实类型,它继续AbstractQueuedSynchronizer,那几个AbstractQueuedSynchronizer是二个模板类,它完毕了广大和锁相关的意义,并提供了钩子方法供客户达成,比方tryAcquire,tryRelease等。Sync达成了AbstractQueuedSynchronizer的tryRelease方法。NonfairSync和FairSync多个类世袭自Sync,达成了lock方法,然后分别持平抢占和非公平抢占针对tryAcquire有例外的落实。

1.3、AbstractQueuedSynchronizer

先是,AbstractQueuedSynchronizer世袭自AbstractOwnableSynchronizer,AbstractOwnableSynchronizer的达成比较轻易,它表示独自占领的同步器,内部接纳变量exclusiveOwnerThread表示独自占领的线程。

说不上,AbstractQueuedSynchronizer内部采用CLH锁队列来将现身执行成为串行实行。整个队列是二个双向链表。每一个CLH锁队列的节点,会保留前叁个节点和后一个节点的援用,当前节点对应的线程,以致贰个场地。这几个情状用来表达该线程是还是不是应该block。当节点的前叁个节点被假释的时候,当前节点就被提醒,成为尾部。新加盟的节点会放在队列尾巴部分。

NonfairSync

NonfairSync的代码极度少,独有七个章程lock(State of Qatar和tryAcquire(卡塔尔国。

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自身看见这么些代码第一映疑似:不是应该lock(卡塔尔(قطر‎跟unlock(卡塔尔方法么,怎会是lock(卡塔尔和tryAcquire(卡塔尔国呢?

实质上,我们看下ReentrantLock的lock(卡塔尔方法和unlock(卡塔尔国方法:

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也正是说lock调的是NonfairSync的lock(卡塔尔(قطر‎方法,unlock调用的相应是NonfairSync的release(卡塔尔方法。

1.3、AbstractQueuedSynchronizer

率先,AbstractQueuedSynchronizer世襲自AbstractOwnableSynchronizer,AbstractOwnableSynchronizer的落到实处异常的粗略,它代表独自据有的同步器,内部选拔变量exclusiveOwnerThread表示独自据有的线程。

援助,AbstractQueuedSynchronizer内部行使CLH锁队列来将面世实践成为串行实践。整个队列是三个双向链表。每个CLH锁队列的节点,会保留前三个节点和后二个节点的援用,当前节点对应的线程,甚至一个气象。那几个意况用来表达该线程是或不是合宜block。当节点的前二个节点被放出的时候,当前节点就被提示,成为尾部。新步入的节点会放在队列尾部。

二、 非公平锁的lock方法

relase()

无论NonfairSync照旧FairSync,release(卡塔尔(قطر‎方法都以在她们的父类AQS里福寿齐天的。那表示,公平锁和非公平锁,释放锁的步子是同一的。

下面是AQS里的release的代码。

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其一就解释了为何NonfairSync和FairSync里独有lock了。

二、 非公平锁的lock方法

2.1、lock方法流程图

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image

lock()

NonfairSync里的lock(State of Qatar我们领略是怎么的了,那么tryAcquire(卡塔尔又是个什么样鬼吗?

NonfairSync的兑现里tryAcquire(State of Qatar独有一行,return
nonfairTryAcquire(acquiresState of Qatar。

大家再来看下nonfairTryAcquire方法。

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通过读nonfairTryAcquire(卡塔尔那个措施,我们通晓,实际上这一个措施便是试着通过state和对应的thread值去赢得锁,获取成功了回到true,失利了回到false。

万一当前线程已经取得到锁了,那么再度调用lock的时候,nextc实际上是+1,然后将nextc设置到state里去。那样也贯彻了ReentrantLock的可重入性。

可是,难点来了,tryAcquire那一个办法在哪儿调用呢?

大家再回过头来看一下lock方法

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compareAndSetState(卡塔尔(قطر‎方法正是对state的一个CAS操作,期望值0,改进值1。成功了,就代表得到锁了。

acquire(State of Qatar方法,是在AQS里心想事成的。大家看下acquire的代码。

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好了,找到tryAcquire(卡塔尔国的调用地点了:实际上在lock里调用的。只可是tryAcquire在AQS里是多个虚方法。真正落到实处其实照旧在子类也便是NonfairSync和FairSync。

2.1、lock方法流程图

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2.2、lock方法详细描述

1、在最早化ReentrantLock的时候,假若大家不传参数是还是不是公正,那么私下认可使用非公平锁,也正是NonfairSync。

2、当大家调用ReentrantLock的lock方法的时候,实际上是调用了NonfairSync的lock方法,这一个点子先用CAS操作,去品尝抢占该锁。即使成功,就把当前线程设置在这里个锁上,表示抢占成功。假若战败,则调用acquire模板方法,等待抢占。代码如下:

Java

<textarea wrap=”soft” class=”crayon-plain print-no”
data-settings=”dblclick” readonly=”” style=”border: none; outline: none;
font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal;
font-stretch: normal; font-size: 13px !important; line-height: 15px
!important; font-family: Monaco, MonacoRegular, “Courier New”, monospace
!important; display: block; -webkit-appearance: none; padding: 0px 5px;
width: 608px; height: 208.5px; resize: none; overflow: auto; margin:
0px; position: absolute; opacity: 0; box-sizing: border-box;
border-radius: 0px; box-shadow: none; white-space: pre; word-wrap:
normal; color: rgb(0, 0, 0); background: rgb(255, 255, 255); tab-size:
4;”></textarea>

|

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|

static

final

class

NonfairSync

extends

Sync

{

final

void

lock

(

)

{

if

(

compareAndSetState

(

0

,

1

)

)

setExclusiveOwnerThread

(

Thread

.

currentThread

(

)

)

;

else

acquire

(

1

)

;

}

protected

final

boolean

tryAcquire

(

int

acquires

)

{

return

nonfairTryAcquire

(

acquires

)

;

}

}

|

3、调用acquire(1卡塔尔实际上利用的是AbstractQueuedSynchronizer的acquire方法,它是一套锁抢占的沙盘模拟经营,总体原理是先去品味取得锁,若无获取成功,就在CLH队列中扩大二个脚下线程的节点,表示等待抢占。然后步入CLH队列的并吞形式,踏向的时候也会去实行叁回拿走锁的操作,假使如故拿到不到,就调用LockSupport.park将日前线程挂起。那么当前线程哪一天会被提示呢?当持有锁的非常线程调用unlock的时候,会将CLH队列的头节点的下二个节点上的线程唤醒,调用的是LockSupport.unpark方法。acquire代码比较容易,具体如下:

Java

<textarea wrap=”soft” class=”crayon-plain print-no”
data-settings=”dblclick” readonly=”” style=”border: none; outline: none;
font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal;
font-stretch: normal; font-size: 13px !important; line-height: 15px
!important; font-family: Monaco, MonacoRegular, “Courier New”, monospace
!important; display: block; -webkit-appearance: none; padding: 0px 5px;
width: 608px; height: 103.5px; resize: none; overflow: auto; margin:
0px; position: absolute; opacity: 0; box-sizing: border-box;
border-radius: 0px; box-shadow: none; white-space: pre; word-wrap:
normal; color: rgb(0, 0, 0); background: rgb(255, 255, 255); tab-size:
4;”></textarea>

|

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|

public

final

void

acquire

(

int

arg

)

{

if

(

!

tryAcquire

(

arg

)

&&

acquireQueued

(

addWaiter

(

Node

.

EXCLUSIVE

)

,

arg

)

)

selfInterrupt

(

)

;

}

|

3.1、acquire方法内部先利用tryAcquire这么些钩子方法去尝试再一次获得锁,这些格局在NonfairSync那几个类中实际上正是接收了nonfairTryAcquire,具体完成原理是先比较当前锁的意况是或不是是0,假诺是0,则尝试去原子抢占那几个锁(设置意况为1,然后把如今线程设置成独自占领线程),要是当前锁的情景不是0,就去相比当前线程和据有锁的线程是否叁个线程,若是是,会去充实状态变量的值,从此未来间看见可重入锁之所以可重入,正是同一个线程能够频仍使用它占用的锁。假设以上二种情状都不通过,则赶回退步false。代码如下:

Java

<textarea wrap=”soft” class=”crayon-plain print-no”
data-settings=”dblclick” readonly=”” style=”border: none; outline: none;
font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal;
font-stretch: normal; font-size: 13px !important; line-height: 15px
!important; font-family: Monaco, MonacoRegular, “Courier New”, monospace
!important; display: block; -webkit-appearance: none; padding: 0px 5px;
width: 608px; height: 298.5px; resize: none; overflow: auto; margin:
0px; position: absolute; opacity: 0; box-sizing: border-box;
border-radius: 0px; box-shadow: none; white-space: pre; word-wrap:
normal; color: rgb(0, 0, 0); background: rgb(255, 255, 255); tab-size:
4;”></textarea>

|

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|

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

;

}

|

3.2、tryAcquire一旦回到false,就能则跻身acquireQueued流程,约等于基于CLH队列的侵吞格局:

3.2.1、首先,在CLH锁队列尾巴部分增添二个守候节点,这几个节点保存了脚下线程,通过调用addWaiter达成,这里须要考虑发轫化的图景,在首先个等待节点步入的时候,须要初阶化三个头节点然后把当前节点到场到尾部,后续则直接在后面部分出席节点就能够了。

代码如下:

Java

<textarea wrap=”soft” class=”crayon-plain print-no”
data-settings=”dblclick” readonly=”” style=”border: none; outline: none;
font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal;
font-stretch: normal; font-size: 13px !important; line-height: 15px
!important; font-family: Monaco, MonacoRegular, “Courier New”, monospace
!important; display: block; -webkit-appearance: none; padding: 0px 5px;
width: 608px; height: 508.5px; resize: none; overflow: auto; margin:
0px; position: absolute; opacity: 0; box-sizing: border-box;
border-radius: 0px; box-shadow: none; white-space: pre; word-wrap:
normal; color: rgb(0, 0, 0); background: rgb(255, 255, 255); tab-size:
4;”></textarea>

|

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|

private

Node

addWaiter

(

Node

mode

)

{

// 起初化一个节点,那一个节点保存当前线程

Node

node

=

new

Node

(

Thread

.

currentThread

(

)

,

mode

)

;

// 当CLH队列不为空的视乎,直接在队列尾部插入四个节点

Node

pred

=

tail

;

if

(

pred

!=

null

)

{

node

.

prev

=

pred

;

if

(

compareAndSetTail

(

pred

,

node

)

)

{

pred

.

next

=

node

;

return

node

;

}

}

// 当CLH队列为空的时候,调用enq方法初叶化队列

enq

(

node

)

;

return

node

;

}

private

Node

enq

(

final

Node

node

)

{

for

(

;

;

)

{

Node

t

=

tail

;

if

(

t

==

null

)

{

// 伊始化节点,头尾都指向二个空节点

if

(

compareAndSetHead

(

new

Node

(

)

)

)

tail

=

head

;

}

else

{

// 思虑并发早先化

node

.

prev

=

t

;

if

(

compareAndSetTail

(

t

,

node

)

)

{

t

.

next

=

node

;

return

t

;

}

}

}

}

|

3.2.2、将节点增到CLH队列后,进入acquireQueued方法。

先是,外层是四个最为for循环,固然当前节点是头节点的下个节点,何况经过tryAcquire获取到了锁,表达头节点已经放出了锁,当前线程是被头节点那些线程唤醒的,那个时候就足以将眼下节点设置成头节点,何况将failed标识设置成false,然后回到。至于上贰个节点,它的next变量被安装为null,在后一次GC的时候会清理掉。

若果本次巡回没有取得到锁,就步入线程挂起阶段,也正是shouldParkAfterFailedAcquire那几个方法。

代码如下:

Java

<textarea wrap=”soft” class=”crayon-plain print-no”
data-settings=”dblclick” readonly=”” style=”border: none; outline: none;
font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal;
font-stretch: normal; font-size: 13px !important; line-height: 15px
!important; font-family: Monaco, MonacoRegular, “Courier New”, monospace
!important; display: block; -webkit-appearance: none; padding: 0px 5px;
width: 608px; height: 343.5px; resize: none; overflow: auto; margin:
0px; position: absolute; opacity: 0; box-sizing: border-box;
border-radius: 0px; box-shadow: none; white-space: pre; word-wrap:
normal; color: rgb(0, 0, 0); background: rgb(255, 255, 255); tab-size:
4;”></textarea>

|

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final

boolean

acquireQueued

(

final

Node

node

,

int

arg

)

{

boolean

failed

=

true

;

try

{

boolean

interrupted

=

false

;

for

(

;

;

)

{

final

Node

p

=

node

.

predecessor

(

)

;

if

(

p

==

head

&&

tryAcquire

(

arg

)

)

{

setHead

(

node

)

;

p

.

next

=

null

;

// help GC

failed

=

false

;

return

interrupted

;

}

if

(

shouldParkAfterFailedAcquire

(

p

,

node

)

&&

parkAndCheckInterrupt

(

)

)

interrupted

=

true

;

}

}

finally

{

if

(

failed

)

cancelAcquire

(

node

)

;

}

}

|

3.2.3、假使尝试获得锁战败,就能够步入shouldParkAfterFailedAcquire方法,会咬定当前线程是还是不是挂起,若是前三个节点已经是SIGNAL状态,则当前线程要求挂起。假若前三个节点是收回状态,则要求将收回节点从队列移除。假诺前三个节点状态是别的情状,则尝试设置成SIGNAL状态,并重回不须求挂起,进而进行第贰回抢占。完成地点的事后跻身挂起阶段。

代码如下:

Java

<textarea wrap=”soft” class=”crayon-plain print-no”
data-settings=”dblclick” readonly=”” style=”border: none; outline: none;
font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal;
font-stretch: normal; font-size: 13px !important; line-height: 15px
!important; font-family: Monaco, MonacoRegular, “Courier New”, monospace
!important; display: block; -webkit-appearance: none; padding: 0px 5px;
width: 608px; height: 289.5px; resize: none; overflow: auto; margin:
0px; position: absolute; opacity: 0; box-sizing: border-box;
border-radius: 0px; box-shadow: none; white-space: pre; word-wrap:
normal; color: rgb(0, 0, 0); background: rgb(255, 255, 255); tab-size:
4;”></textarea>

|

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|

private

static

boolean

shouldParkAfterFailedAcquire

(

Node

pred

,

Node

node

)

{

int

ws

=

pred

.

waitStatus

;

if

(

ws

==

Node

.

SIGNAL

)

//

return

true

;

if

(

ws

0

)

{

//

do

{

node

.

prev

=

pred

=

pred

.

prev

;

}

while

(

pred

.

waitStatus

0

)

;

pred

.

next

=

node

;

}

else

{

//

compareAndSetWaitStatus

(

pred

,

ws

,

Node

.

SIGNAL

)

;

}

return

false

;

}

|

3.2.4、当步入挂起阶段,会跻身parkAndCheckInterrupt方法,则会调用LockSupport.park(this卡塔尔将前段时间线程挂起。代码:

Java

<textarea wrap=”soft” class=”crayon-plain print-no”
data-settings=”dblclick” readonly=”” style=”border: none; outline: none;
font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal;
font-stretch: normal; font-size: 13px !important; line-height: 15px
!important; font-family: Monaco, MonacoRegular, “Courier New”, monospace
!important; display: block; -webkit-appearance: none; padding: 0px 5px;
width: 608px; height: 88.5px; resize: none; overflow: auto; margin: 0px;
position: absolute; opacity: 0; box-sizing: border-box; border-radius:
0px; box-shadow: none; white-space: pre; word-wrap: normal; color:
rgb(0, 0, 0); background: rgb(255, 255, 255); tab-size:
4;”></textarea>

|

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|

private

final

boolean

parkAndCheckInterrupt

(

)

{

LockSupport

.

park

(

this

)

;

return

Thread

.

interrupted

(

)

;

}

|

FairSync

咱俩在来看一下FairSync类的落到实处。

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相通极粗略,跟NonfairSync的界别,
无非正是lock方法少了壹回CAS操作,然后tryAcquire方法多了三个hasQueuedPredecessors(卡塔尔国的剖断。

那代表hasQueuedPredecessors(卡塔尔国的判别,很恐怕是用来有限援救锁的公平性的。

锁的公正实际上正是指先进等待队列的先获得锁。大家从hasQueuedPredecessors的主意名字中实际就足以见到,那些措施正是为着确定保证当前到手锁的线程前面未有任何等待获取锁的线程了,假诺有任何线程在头里,当前线程就拿不到锁。那样也真的是足以确认保证收获锁的次第为先来先得,也正是确定保障锁的公平性。

到此处对NonfairSync和FairSync的剖析就停下了。lock已经改变成了对AQS里acquire方法的剖析,unlock已经转移到了对AQS里release方法的剖释。

2.2、lock方法详细描述

1、在开始化ReentrantLock的时候,固然大家不传参数是或不是公平,那么暗中同意使用非公平锁,相当于NonfairSync。

2、当我们调用ReentrantLock的lock方法的时候,实际上是调用了NonfairSync的lock方法,这几个方式先用CAS操作,去尝尝抢占该锁。要是成功,就把当前线程设置在此个锁上,表示抢占成功。如若战败,则调用acquire模板方法,等待抢占。代码如下:

static final class NonfairSync extends Sync {
        final void lock() {
            if (compareAndSetState(0, 1))
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            else
                acquire(1);
        }

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

3、调用acquire(1State of Qatar实际上接受的是AbstractQueuedSynchronizer的acquire方法,它是一套锁抢占的沙盘模拟经营,总体原理是先去品味得到锁,若无获取成功,就在CLH队列中扩展三个当下线程的节点,表示等待抢占。然后走入CLH队列的抢占格局,走入的时候也会去施行三遍取得锁的操作,就算依旧获得不到,就调用LockSupport.park将如今线程挂起。那么当前线程曾几何时会被升迁呢?当持有锁的百般线程调用unlock的时候,会将CLH队列的头节点的下贰个节点上的线程唤醒,调用的是LockSupport.unpark方法。acquire代码比较轻巧,具体如下:

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

3.1、acquire方法内部先使用tryAcquire那么些钩子方法去品味再一次得到锁,这些办法在NonfairSync那些类中实际上正是选拔了nonfairTryAcquire,具体达成原理是先相比较当前锁的情景是否是0,假设是0,则尝试去原子抢占这一个锁(设置情形为1,然后把这段时间线程设置成独自据有线程),假诺当前锁的气象不是0,就去相比当前线程和占用锁的线程是还是不是多个线程,假使是,会去充实状态变量的值,从那边看看可重入锁之所以可重入,就是同二个线程能够屡次使用它占用的锁。若是上述三种情况都不经过,则赶回失利false。代码如下:

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;
        }

3.2、tryAcquire一旦回到false,就能则步向acquireQueued流程,也正是基于CLH队列的侵夺方式:

3.2.1、首先,在CLH锁队列尾巴部分扩充贰个等候节点,这几个节点保存了近来线程,通过调用addWaiter完结,这里要求思虑开始化的情形,在第多个等待节点步入的时候,必要起头化多个头节点然后把这几天节点参加到后面部分,后续则直接在尾巴部分出席节点就行了。

代码如下:

private Node addWaiter(Node mode) {
        // 初始化一个节点,这个节点保存当前线程
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
        // 当CLH队列不为空的视乎,直接在队列尾部插入一个节点
        Node pred = tail;
        if (pred != null) {
            node.prev = pred;
            if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                pred.next = node;
                return node;
            }
        }
        // 当CLH队列为空的时候,调用enq方法初始化队列
        enq(node);
        return node;
}

private Node enq(final Node node) {
        for (;;) {
            Node t = tail;
            if (t == null) { // 初始化节点,头尾都指向一个空节点
                if (compareAndSetHead(new Node()))
                    tail = head;
            } else {// 考虑并发初始化
                node.prev = t;
                if (compareAndSetTail(t, node)) {
                    t.next = node;
                    return t;
                }
            }
        }
}

3.2.2、将节点增至CLH队列后,步入acquireQueued方法。

首先,外层是二个极端for循环,借使当前节点是头节点的下个节点,何况经过tryAcquire获取到了锁,表达头节点已经放出了锁,当前线程是被头节点那二个线程唤醒的,那时候就能够将近些日子节点设置成头节点,况且将failed标志设置成false,然后重返。至于上叁个节点,它的next变量棉被服装置为null,在下一次GC的时候会清理掉。

假如本次巡回未有赢获得锁,就进来线程挂起阶段,也便是shouldParkAfterFailedAcquire那几个措施。

代码如下:

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
        boolean failed = true;
        try {
            boolean interrupted = false;
            for (;;) {
                final Node p = node.predecessor();
                if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                    setHead(node);
                    p.next = null; // help GC
                    failed = false;
                    return interrupted;
                }
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                    parkAndCheckInterrupt())
                    interrupted = true;
            }
        } finally {
            if (failed)
                cancelAcquire(node);
        }
}

3.2.3、若是尝试得到锁失利,就能够进来shouldParkAfterFailedAcquire方法,会判断当前线程是还是不是挂起,假若前一个节点已然是SIGNAL状态,则当前线程供给挂起。假若前三个节点是撤废状态,则须求将废除节点从队列移除。若是前三个节点状态是其他景况,则尝试设置成SIGNAL状态,并赶回没有须求挂起,进而实行第3回抢占。实现地方的事后跻身挂起阶段。

代码如下:

private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
        int ws = pred.waitStatus;
        if (ws == Node.SIGNAL)
            //
            return true;
        if (ws > 0) {
            //
            do {
                node.prev = pred = pred.prev;
            } while (pred.waitStatus > 0);
            pred.next = node;
        } else {
            //
            compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
        }
        return false;
    }

3.2.4、当走入挂起阶段,会步入parkAndCheckInterrupt方法,则会调用LockSupport.park(this卡塔尔(قطر‎将近来线程挂起。代码:

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

三、 非公平锁的unlock方法

AQS

AbstractQueuedSynchronizer,轶事中的AQS。

AQS其实是一种变种的CLH锁。关于CLH的材质能够看这一个blog:

http://blog.csdn.net/aesop_wubo/article/details/7533186。

前方大家说起了lock(State of Qatar已经转移到了AQS里的acquire(State of Qatar方法。那大家就从acquire(State of Qatar作为入口早先了然AQS。

Acquire获取锁的流水生产线如下:

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大家在来看下acquire(State of Qatar的代码:

澳门新葡亰娱乐官网 16

首先通过tryAcquire(卡塔尔尝试取得锁,假诺取得不到,就创办一个代表当前线程的节点参预到等候队列的尾巴部分,那一个节点的格局为EXCLUSIVE也正是排他格局,对应的还会有八个格局是SHARE,也正是分享形式。

tryAcquire(卡塔尔方法大家方今早已讲过了,下边首要看一下addWaiter(卡塔尔(قطر‎方法和acquireQueued(State of Qatar方法。

三、 非公平锁的unlock方法

3.1、unlock方法的活动图

澳门新葡亰娱乐官网 17

image

addWaiter

透过addWaiter(卡塔尔的议程名,大家就足以清楚这几个情势是往等待队列里参与叁个Node。

澳门新葡亰娱乐官网 18

以此办法应该分为两片段来读:

tail != null和tail == null。

tail != null表示近期队列里有成分,那么就设置当前节点为队尾节点。

tail== null表示前段时间队列里不曾元素,那么就实践enq(State of Qatar方法,将以此节点入队。

事实上作者也郁结,这里一向调enq方法不就能够了吗?为啥还要举办一回判定呢?希望有大神能给解释下~

大家再看下enq(卡塔尔(قطر‎方法

澳门新葡亰娱乐官网 19

enq(卡塔尔国方法应用的正是变种CLH算法,先看尾结点是或不是为空,借使为空就创设二个傀儡结点,头尾指针都指向那些傀儡结点,这一步只会在队列开始化时会实施;

假若尾结点非空,就利用CAS操作将近日结点插入到尾结点前边,假若在插入的时候尾结点有转移,就将尾结点向后运动直到移动到终极叁个结点截至,然后再把近些日子结点插入到尾结点后边,尾指针指向当前结点,入队成功。

3.1、unlock方法的活动图

澳门新葡亰娱乐官网 20

3.2、unlock方法详细描述

1、调用unlock方法,其实是直接调用AbstractQueuedSynchronizer的release操作。

2、进入release方法,内部先品尝tryRelease操作,首若是去除锁的独自占领线程,然后将气象减一,这里减一根本是思索到可重入锁只怕本身会频仍占领锁,唯有当状态变成0,才代表完全自由了锁。

3、一旦tryRelease成功,则将CHL队列的头节点的情状设置为0,然后提醒下多个非撤消的节点线程。

4、一旦下二个节点的线程被提醒,被提醒的线程就能够步向acquireQueued代码流程中,去获得锁。

切实代码如下:

unlock代码:

Java

<textarea wrap=”soft” class=”crayon-plain print-no”
data-settings=”dblclick” readonly=”” style=”border: none; outline: none;
font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal;
font-stretch: normal; font-size: 13px !important; line-height: 15px
!important; font-family: Monaco, MonacoRegular, “Courier New”, monospace
!important; display: block; -webkit-appearance: none; padding: 0px 5px;
width: 608px; height: 73.5px; resize: none; overflow: auto; margin: 0px;
position: absolute; opacity: 0; box-sizing: border-box; border-radius:
0px; box-shadow: none; white-space: pre; word-wrap: normal; color:
rgb(0, 0, 0); background: rgb(255, 255, 255); tab-size:
4;”></textarea>

|

1

2

3

|

public

void

unlock

(

)

{

sync

.

release

(

1

)

;

}

|

release方法代码:

Java

<textarea wrap=”soft” class=”crayon-plain print-no”
data-settings=”dblclick” readonly=”” style=”border: none; outline: none;
font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal;
font-stretch: normal; font-size: 13px !important; line-height: 15px
!important; font-family: Monaco, MonacoRegular, “Courier New”, monospace
!important; display: block; -webkit-appearance: none; padding: 0px 5px;
width: 608px; height: 163.5px; resize: none; overflow: auto; margin:
0px; position: absolute; opacity: 0; box-sizing: border-box;
border-radius: 0px; box-shadow: none; white-space: pre; word-wrap:
normal; color: rgb(0, 0, 0); background: rgb(255, 255, 255); tab-size:
4;”></textarea>

|

1

2

3

4

5

6

7

8

9

|

public

final

boolean

release

(

int

arg

)

{

if

(

tryRelease

(

arg

)

)

{

Node

h

=

head

;

if

(

h

!=

null

&&

h

.

waitStatus

!=

0

)

unparkSuccessor

(

h

)

;

return

true

;

}

return

false

;

}

|

Sync中通用的tryRelease方法代码:

Java

<textarea wrap=”soft” class=”crayon-plain print-no”
data-settings=”dblclick” readonly=”” style=”border: none; outline: none;
font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal;
font-stretch: normal; font-size: 13px !important; line-height: 15px
!important; font-family: Monaco, MonacoRegular, “Courier New”, monospace
!important; display: block; -webkit-appearance: none; padding: 0px 5px;
width: 608px; height: 208.5px; resize: none; overflow: auto; margin:
0px; position: absolute; opacity: 0; box-sizing: border-box;
border-radius: 0px; box-shadow: none; white-space: pre; word-wrap:
normal; color: rgb(0, 0, 0); background: rgb(255, 255, 255); tab-size:
4;”></textarea>

|

1

2

3

4

5

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8

9

10

11

12

|

protected

final

boolean

tryRelease

(

int

releases

)

{

int

c

=

getState

(

)

releases

;

if

(

Thread

.

currentThread

(

)

!=

getExclusiveOwnerThread

(

)

)

throw

new

IllegalMonitorStateException

(

)

;

boolean

free

=

false

;

if

(

c

==

0

)

{

free

=

true

;

setExclusiveOwnerThread

(

null

)

;

}

setState

(

c

)

;

return

free

;

}

|

unparkSuccessor代码:

Java

<textarea wrap=”soft” class=”crayon-plain print-no”
data-settings=”dblclick” readonly=”” style=”border: none; outline: none;
font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal;
font-stretch: normal; font-size: 13px !important; line-height: 15px
!important; font-family: Monaco, MonacoRegular, “Courier New”, monospace
!important; display: block; -webkit-appearance: none; padding: 0px 5px;
width: 608px; height: 238.5px; resize: none; overflow: auto; margin:
0px; position: absolute; opacity: 0; box-sizing: border-box;
border-radius: 0px; box-shadow: none; white-space: pre; word-wrap:
normal; color: rgb(0, 0, 0); background: rgb(255, 255, 255); tab-size:
4;”></textarea>

|

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

|

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

)

;

}

|

acquireQueued

大家再来看一下acquireQueued(State of Qatar方法。

澳门新葡亰娱乐官网 21

将新进入的结点放入队列之后,这一个结点有三种状态,要么获取锁,要么就挂起。

即使这几个节点的前趋节点是头节点,就能用tryAcquire(State of Qatar来尝试获得锁。倘使成功,就将方今节点设置为头节点,並且将前趋节点设置为null,那样有帮忙前趋节点被GC回收。假诺退步就无冕在for循环里获取,直到获取成功。

假使那一个结点不是头结点,就看看这些结点是不是应当挂起,倘诺应该挂起,就挂起近些日子结点,是或不是合宜挂起是透过shouldParkAfterFailedAcquire(卡塔尔国方法来判别的。

澳门新葡亰娱乐官网 22

看见这里的Node.SIGNAL,大概过两人也郁结了,那一个意况都意味怎么着意思吧?

CLH锁的庐山面目目是四个FIFO的系列,既然是队列, 这必然有一个个的节点。

CLH锁的节点里,唯有true和false的情景。但是AQS的节点有这一个。

现实的气象值如下:

static final int CANCELLED =1;

static final int SIGNAL= -1;

static final int CONDITION = -2;

static final int PROPAGATE = -3;

上边解释下那个节点状态的现实性意思:

CANCELLED:因为超时要么暂停,结点会被安装为撤消状态,被打消状态的结点不应该去竞争锁,只可以维持撤销状态不改变,不可能改造为其余情状。处于这种状态的结点会被踢骑行列,被GC回笼;

SIGNAL:表示这么些结点的接手结点被窒碍了,届时要求文告它;

CONDITION:表示这几个结点在标准化队列中,因为等待有个别条件而被窒碍;

PROPAGATE:使用在分享形式头结点有非常的大可能率牌处于这种情况,表示锁的下叁回拿走能够无条件传播;

0:None of the above,新结点会处于这种情景。

通晓了情状,我们再来看看这么些格局。

该办法有七个参数,pred和node。

pred为这几天节点的前趋节点。

node为当前节点。

该办法首先检查前趋结点的waitStatus位,假诺为SIGNAL,表示前趋结点会打招呼它,那么它能够放心大胆地挂起了;

举个例子waitStatus>0也正是前趋结点是贰个被注销的结点如何做呢?那么就迈入遍历跳过被吊销的结点,直到找到二个不曾被撤回的结点停止,将找到的这些结点作为它的前趋结点,将找到的那一个结点的waitStatus位设置为SIGNAL,重回false表示线程不应有被挂起。

设若不被挂起 , 那就能够平素在acquireQueued方法的for循环里实践。

对此AQS,笔者要好也在读代码的阶段,就算前面开掘成哪些窘迫的地方,也许有知情更痛快淋漓之处,作者会更新本章节,也接待大家商酌指正。

参照他事他说加以考察资料:

http://blog.csdn.net/aesop_wubo/article/details/7555956

AQS的原理浅析

3.2、unlock方法详细描述

1、调用unlock方法,其实是直接调用AbstractQueuedSynchronizer的release操作。

2、步入release方法,内部先品尝tryRelease操作,首若是去除锁的独自占领线程,然后将状态减一,这里减壹个人命关天是思量到可重入锁或许作者会每每占用锁,唯有当状态造成0,才代表完全自由了锁。

3、一旦tryRelease成功,则将CHL队列的头节点的情形设置为0,然后提示下多个非撤消的节点线程。

4、一旦下一个节点的线程被唤起,被唤起的线程就能够进去acquireQueued代码流程中,去赢得锁。

实际代码如下:

unlock代码:

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

release方法代码:

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

Sync中通用的tryRelease方法代码:

protected final boolean tryRelease(int releases) {
     int c = getState() - releases;
    if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
                throw new IllegalMonitorStateException();
    boolean free = false;
    if (c == 0) {
          free = true;
          setExclusiveOwnerThread(null);
    }
    setState(c);
    return free;
 }

unparkSuccessor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);
}

四、 公平锁和非公平锁的界别

公允锁和非公平锁,在CHL队列侵吞方式上都以一律的,也正是在步向acquireQueued这些措施之后都一成不改变,它们的分别在第一抢占上有分化,也正是tryAcquire上的界别,下边是二者内部调用关系的简图:

Java

<textarea wrap=”soft” class=”crayon-plain print-no”
data-settings=”dblclick” readonly=”” style=”border: none; outline: none;
font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal;
font-stretch: normal; font-size: 13px !important; line-height: 15px
!important; font-family: Monaco, MonacoRegular, “Courier New”, monospace
!important; display: block; -webkit-appearance: none; padding: 0px 5px;
width: 608px; height: 253.5px; resize: none; overflow: auto; margin:
0px; position: absolute; opacity: 0; box-sizing: border-box;
border-radius: 0px; box-shadow: none; white-space: pre; word-wrap:
normal; color: rgb(0, 0, 0); background: rgb(255, 255, 255); tab-size:
4;”></textarea>

|

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4

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12

13

14

15

|

NonfairSync

lock

compareAndSetState

|

setExclusiveOwnerThread

accquire

|

tryAcquire

|

nonfairTryAcquire

|

acquireQueued

FairSync

lock

acquire

|

tryAcquire

|

!

hasQueuePredecessors

|

compareAndSetState

|

setExclusiveOwnerThread

|

acquireQueued

|

真正的分别便是公平锁多了hasQueuePredecessors这些方式,这几个格局用于决断CHL队列中是不是有节点,对于公平锁,如果CHL队列有节点,则新进入竞争的线程必定要在CHL上排队,而非公平锁则是无视CHL队列中的节点,直接开展竞争抢占,这就有超大希望招致CHL队列上的节点恒久获取不到锁,那就是非公平锁之所以有失公正的原委。

四、 公平锁和非公平锁的分歧

公正无私锁和非公平锁,在CHL队列侵吞形式上都以同等的,也正是在步向acquireQueued这些方式之后都相通,它们的区分在初次抢占上有差别,也正是tryAcquire上的差异,上边是三头内部调用关系的简图:

NonfairSync
lock —> compareAndSetState
                | —> setExclusiveOwnerThread
      —> accquire
             | —> tryAcquire
                           |—>nonfairTryAcquire
                |—> acquireQueued

FairSync
lock —> acquire
               | —> tryAcquire
                           |—>!hasQueuePredecessors
                           |—>compareAndSetState
                           |—>setExclusiveOwnerThread
               |—> acquireQueued

的确的区分便是不分畛域锁多了hasQueuePredecessors那么些法子,那些法子用于判定CHL队列中是或不是有节点,对于公平锁,即便CHL队列有节点,则新走入角逐的线程一定要在CHL上排队,而非公平锁则是无视CHL队列中的节点,直接实行角逐抢占,那就有望引致CHL队列上的节点永世获取不到锁,那就是非公平锁之所以有失公正的来由。

五、 总结

线程使用ReentrantLock获取锁分为三个阶段,第叁个等第是首先竞争,首个等第是依据CHL队列的角逐。在首先角逐的时候是不是考虑队列节点直接区分出了公正锁和非公平锁。在依照CHL队列的锁角逐中,依赖CAS操承保证原子操作,依附LockSupport来做线程的挂起和提醒,使用队列来确认保障并发实行成为了串行实行,进而清除了现身所推动的标题。总体来讲,ReentrantLock是一个超级轻量级的锁,何况动用面向对象的沉凝去完成了锁的效能,比原先的synchronized关键字更好掌握。

ps:转发外人小说
http://blog.jobbole.com/108571/

五、 总结

线程使用ReentrantLock获取锁分为七个级次,第四个级次是第一竞争,第三个阶段是基于CHL队列的竞争。在第一竞争的时候是或不是考虑队列节点直接区分出了公道锁和非公平锁。在依赖CHL队列的锁角逐中,依赖CAS操作保证原子操作,依据LockSupport来做线程的挂起和提示,使用队列来保障并发施行成为了串行实施,进而消释了出现所拉动的主题材料。总体来说,ReentrantLock是多少个超轻量级的锁,并且采纳面向对象的思忖去贯彻了锁的效率,比原先的synchronized关键字越来越好理解。

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