JUC系列文章目录

JUC系列往期文章

文章目录

JUC系列文章目录
前言
一、AQS的三大核心
- 1、state
- 2、控制线程抢锁和配合的FIFO队列
- 3、获取和释放方法
二、从ReentrantLock的实现说AQS

前言

我们在写这个系列的时候提到了很多并发工具，比如ReentrantLock、Semaphore，在这些工具的实现里面都用了一个共同的基类，也就是这篇文章要介绍的AbstractQueuedSynchronizer（AQS）。AQS是一个用于构建锁、同步器、协作工具类的框架，提供了同步状态的原子管理、阻塞和唤醒线程以及队列的管理功能。

一、AQS的三大核心

1、state

state是AQS内部一个用volatile修饰的成员变量，关于它的含义由具体实现AQS的类有关，在ReentrantLock中，state代表重入的次数，state为0代表没有线程持有锁；而在Semaphore中代表有限资源的剩余数量。为了保证state是线程安全的，每次修改依赖于atomic包下的cas操作。

2、控制线程抢锁和配合的FIFO队列

当多个线程争用同一把锁时，必须有排队机制将那些没能拿到锁的线程串在一起。当锁释放时，锁管理器就会挑选一个合适的线程来占有这个刚刚释放的锁。AQS会维护这样一个等待的线程队列，其结构是双向列表结构。

在AQS内部含有两条 Queue(Sync Queue, Condition Queue)，其中Sync Queue是一个双向链表，里面储存的是处于等待状态的线程，正在排队等待唤醒去获取锁，而Condition Queue是一个单向链表，里面储存的也是处于等待状态的线程，只不过这些线程唤醒的结果是加入到了Sync Queue的队尾， AQS 所做的就是管理这两个队列里面线程之间的等待状态-唤醒的工作。

AQS 是一个抽象类，所以不能直接实例化，当我们需要实现一个自定义锁的时候可以去继承 AQS 然后重写获取锁的方式和释放锁的方式还有管理state，而 ReentrantLock 就是通过重写了 AQS 的
tryAcquire 和 tryRelease 方法实现的 lock 和 unlock 。

具体的Condition Queue源码分析可以看这篇文章《一行一行源码分析清楚 AbstractQueuedSynchronizer (二)》

3、获取和释放方法

具体的方法由其实现类实现，获取方法依赖于state，获取不到锁就会阻塞，等待其它线程释放锁之后再重新尝试加锁，那线程是如何实现阻塞自己的？其它线程释放锁之后又是如果唤醒当前线程的？当前线程是如何得出自己没有加锁成功这一结论的？具体答案可以看这篇文章《打通 Java 任督二脉 —— 并发数据结构的基石》

二、从ReentrantLock的实现说AQS

ReentrantLock 默认采用非公平锁，公平锁的 lock 方法如下，Sync是ReentrantLock的一个内部类，其实现继承了AQS,实现了相关方法。每一步代码的具体含义可以看这篇文章《一行一行源码分析清楚AbstractQueuedSynchronizer》的分析

static final class FairSync extends Sync {final void lock() {acquire(1);}// AbstractQueuedSynchronizer.acquire(int arg)public final void acquire(int arg) {if (!tryAcquire(arg) &&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))selfInterrupt();}protected final boolean tryAcquire(int acquires) {final Thread current = Thread.currentThread();int c = getState();if (c == 0) {// 1. 和非公平锁相比，这里多了一个判断：是否有线程在等待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;}
}

非公平锁的 lock 方法如下，非公平锁在调用 lock 后，首先就会调用 CAS 进行一次抢锁，如果这个时候恰巧锁没有被占用，那么直接就获取到锁返回了。非公平锁在 CAS 失败后，和公平锁一样都会进入到 tryAcquire 方法，在 tryAcquire 方法中，如果发现锁这个时候被释放了（state == 0），非公平锁会直接 CAS 抢锁，但是公平锁会判断等待队列是否有线程处于等待状态，如果有则不去抢锁，乖乖排到后面。

如果这两次 CAS 都不成功，那么后面非公平锁和公平锁是一样的，都要进入到阻塞队列等待唤醒。

static final class NonfairSync extends Sync {final void lock() {// 2. 和公平锁相比，这里会直接先进行一次CAS，成功就返回了if (compareAndSetState(0, 1))setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());elseacquire(1);}// AbstractQueuedSynchronizer.acquire(int arg)public final void acquire(int arg) {if (!tryAcquire(arg) &&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))selfInterrupt();}protected final boolean tryAcquire(int acquires) {return nonfairTryAcquire(acquires);}
}
/*** Performs non-fair tryLock.  tryAcquire is implemented in* subclasses, but both need nonfair try for trylock method.*/
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {final Thread current = Thread.currentThread();int c = getState();if (c == 0) {// 这里没有对阻塞队列进行判断if (compareAndSetState(0, acquires)) {setExclusiveOwnerThread(current);return true;}}else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {int nextc = c + acquires;if (nextc < 0) // overflowthrow new Error("Maximum lock count exceeded");setState(nextc);return true;}return false;
}

Java并发包的灵魂AbstractQueuedSynchronizer相关推荐

深入java并发包源码(三)AQS独占方法源码分析
深入java并发包源码(一)简介深入java并发包源码(二)AQS的介绍与使用深入java并发包源码(三)AQS独占方法源码分析 AQS 的实现原理学完用 AQS 自定义一个锁以后,我们可以来看 ...
Java并发包基石-AQS详解
目录 1 基本实现原理 1.1 如何使用 1.2 设计思想 2 自定义同步器 2.1 同步器代码实现 2.2 同步器代码测试 3 源码分析 3.1 Node结点 3.2 独占式 3.3 共享式 4 总 ...
Java并发包源码学习之AQS框架（三）LockSupport和interrupt
接着上一篇文章今天我们来介绍下LockSupport和Java中线程的中断(interrupt). 其实除了LockSupport,Java之初就有Object对象的wait和notify方法可以实现 ...
java并发包详解（jdk7）
在此对java并发包做一个大致总结,如有错误,请指正. juc包的总体结构大致如下外层框架主要有Lock(ReentrantLock.ReadWriteLock等).同步器(semaphores等) ...
Java并发包源码学习系列：同步组件CountDownLatch源码解析
文章目录 CountDownLatch概述使用案例与基本思路类图与基本结构 void await() boolean await(long timeout, TimeUnit unit) void ...
juc是个什么鬼（一） Java并发包详情，CAS分析，解决ABA问题
JUC就是java.util.concurrent包,俗称java并发包通过看JDK的API,我们发现JUC下有俩子包,分别是atomic和locks包,这篇文章重点就是看这两个包下的内容 Atom ...
腾讯面试题Java 并发包之线程池综述
Java 并发包之线程池综述 ■ 线程池的创建在Java中,您可以通过调整-Xss参数来调节每个线程栈的大小(64bit系统默认1024KB),当减小该值时意味着可以创建更多的线程数,但问题是JVM ...
死磕java并发cas_死磕 java并发包之AtomicInteger源码分析
问题 (1)什么是原子操作? (2)原子操作和数据库的ACID有啥关系? (3)AtomicInteger是怎么实现原子操作的? (4)AtomicInteger是有什么缺点? 简介 AtomicIn ...
java并发包系列---LockSupport
长久以来对线程阻塞与唤醒经常我们会使用object的wait和notify,除了这种方式,java并发包还提供了另外一种方式对线程进行挂起和恢复,它就是并发包子包locks提供的LockSupport ...

Java并发包的灵魂AbstractQueuedSynchronizer