深入理解JAVA 并发之AbstractQueuedSynchronizer(AQS)

第二次写简书。还望简友多多关照。AbstractQueuedSynchronizer 类如其名:抽象队列同步器。此类是多线程定义的共享同步容器,很多实现同步的方式都是在这里面实现的,除非一些不通用的功能需要子类去实现,比如我们常见的ReentrantLock,Semaphore,CountDownLatch 等等。下面将详细讲解AQS所实现的功能有哪些。

首先,我们要先了解清楚什么是多线程队列,所谓队列就是存放元素的东西,接下来应该就知道我要说什么了吧?没错,AQS存放多个线程的容器就是所谓的CLH队列,但是AQS并没有采用任何Queue,而是自己实现了一套CLH队列,首先我们从AQS核心Node节点开始说起。


这个Node节点包含了4种状态:

CANCELLED:因为超时或者中断,结点会被设置为取消状态,被取消状态的结点不应该去竞争锁,只能保持取消状态不变,不能转换为其他状态。处于这种状态的结点会被踢出队列,被GC回收;

SIGNAL:表示这个结点的继任结点被阻塞了,到时需要通知它;

CONDITION:表示这个结点在条件队列中,因为等待某个条件而被阻塞;

PROPAGATE:使用在共享模式头结点有可能牌处于这种状态,表示锁的下一次获取可以无条件传播;

好了,了解了Node节点的几种状态之后,我们就可以开始研究获取锁源码啦。



acquire方法传入的参数我们先不看,因为这个参数是通过子类传过来的,好,我们继续看 tryAcquire 点进去 如下图


发现竟然抛异常了,意思就是AQS并不会实现尝试获取的具体功能,而是要通过子类去实现。我们继续看 addWaiter方法



名副其实,就是添加等待线程到队列。先拿到队列的尾节点,如果尾节点不为空就把当前节点挂在尾节点上,并尝试一次去设置当前节点为尾节点,如果设置成功就返回当前节点,否则就enq(node),enq做了什么事?



我们发现,这个enq所做的事无非就是自旋设置当前节点为尾节点。OK,tryAcquire()和addWaiter(),当前线程获取锁失败,被放入队列尾部了。放入尾部了接下来又做什么?就要看acquireQueued做了什么了,截图:


这里一样有一个自旋操作,先获取当前节点的上一个节点,如果上一个节点是头节点并且当前节点获取到了独占锁,那么就将头节点设置为当前节点,然后返回当前线程睡眠状态,那么如果不是头节点呢? 那么肯定会去尝试睡眠当前线程,那就是shouldParkAfterFailedAcquire 


如果上一个节点是阻塞状态,那么当前这个节点就更要阻塞了,所以就可以直接返回true。如果上一个节点的状被取消或中断了,那么就会一直往上一个节点的前N个节点依次找,直到找到没有被中断或者取消的线程。

上一部分就大概介绍了AQS的加锁操作。下文将分析释放锁操作,相对于加锁操作要简单得多。

release方法:


先去尝试释放锁,但是释放锁都是由同步容器去实现,AQS本身没有做任何事情,如果完全释放成功,unpark唤醒下一个节点



node一般为当前线程所在的结点,置零当前线程所在的结点状态,允许失败。 然后找到下一节点,如果下一节点为空或已经取消就依次往前寻找,最后释放找到的节点线程 。

OK,整个AQS涉及到的加锁和释放锁已落下帷幕,希望本文能对并发编程爱好者有些许帮助,如果有收获就点击喜欢关注一下吧~~

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