AQS

什么是AQS？

是阻塞式锁和相关同步器工具的框架，如ReentrantLock内部就持有这个同步器，具体实现都是调用同步器的API实现加锁解锁

==========================ReentrantLock中的Sync================================private final ReentrantLock.Sync sync;public ReentrantLock() {//默认非公平this.sync = new ReentrantLock.NonfairSync();}
==========================Sync继承自AQS========================================abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer

AQS特点

AQS采用模板模式：tryXXX方法是需要子类需要实现的，而Acquire是AQS提供的，调用的是tryXXX

//获取锁
public final void acquire(int arg) {if (!this.tryAcquire(arg) && this.acquireQueued(this.addWaiter(AbstractQueuedSynchronizer.Node.EXCLUSIVE), arg)) {selfInterrupt();}}//AQS只抛出异常
protected boolean tryAcquire(int arg) {throw new UnsupportedOperationException();}

AQS中的组件

主要有三个组件：State，ConditionObject，CHL队列

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer extends AbstractOwnableSynchronizer implements Serializable {//CHL队列private transient volatile AbstractQueuedSynchronizer.Node head;private transient volatile AbstractQueuedSynchronizer.Node tail;//资源状态位private volatile int state;static final long SPIN_FOR_TIMEOUT_THRESHOLD = 1000L;//条件变量public class ConditionObject implements Condition, Serializable {private static final long serialVersionUID = 1173984872572414699L;private transient AbstractQueuedSynchronizer.Node firstWaiter;private transient AbstractQueuedSynchronizer.Node lastWaiter;private static final int REINTERRUPT = 1;private static final int THROW_IE = -1;}
//............
}

state：共享资源状态
ConditionObject：条件变量，把对资源争用的线程划分为不同种类，可根据条件对特定一组线程唤醒，条件变量上的等待队列是单链表

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();Condition condition1 = reentrantLock.newCondition();Condition condition2 = reentrantLock.newCondition();condition1.await();condition2.await();}

CHL队列：CHL队列是双向链表，在AQS中直接等待的队列，AQS中用head，tail指向头尾。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();reentrantLock.wait();}

Node

上面说的等待队列中的节点是把线程做了一层封装，先看一下Node中重要的成员变量

static final class Node {static final AbstractQueuedSynchronizer.Node SHARED = new AbstractQueuedSynchronizer.Node();static final AbstractQueuedSynchronizer.Node EXCLUSIVE = null;//waitStatus描述，暂时不讨论其含义static final int CANCELLED = 1;static final int SIGNAL = -1;static final int CONDITION = -2;static final int PROPAGATE = -3;volatile int waitStatus;//前驱与后继节点volatile AbstractQueuedSynchronizer.Node prev;volatile AbstractQueuedSynchronizer.Node next;//节点中包含的线程volatile Thread thread;//下一个等待的节点AbstractQueuedSynchronizer.Node nextWaiter;//...........
}

知道了上面的基础知识就可以手动实现一个不可重入锁了

自定义锁

class myLock implements Lock {//独占锁,同步器内部类class MySync extends AbstractQueuedSynchronizer {@Override//加锁protected boolean tryAcquire(int arg) {//state变量加了volatileif (compareAndSetState(0,1)){//设置当前线程setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());}return true;}@Override//解锁protected boolean tryRelease(int arg) {setExclusiveOwnerThread(null);//由于是独占锁，setState无需同步处理。但是必须在上一行之后，//因为volatile保证前面的操作能被其他线程读取，所以先把持有锁的线程设置为nullsetState(0);return true;}@Override//是否持有独占锁protected boolean isHeldExclusively() {return getState() == 1;}public Condition newCondition(){return new ConditionObject();}}MySync sync = new MySync();@Override//加锁public void lock() {sync.acquire(1);}@Override//加锁，可打断public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {sync.acquireInterruptibly(1);}@Override//尝试加锁（一次）public boolean tryLock() {return sync.tryAcquire(1);}@Override//超时加锁public boolean tryLock(long l, TimeUnit timeUnit) throws InterruptedException {return sync.tryAcquireNanos(1,timeUnit.toNanos(l));}@Override//解锁public void unlock() {sync.release(1);}@Override//创建条件变量public Condition newCondition() {return sync.newCondition();}
}

发现没有，实现一个简易的自制锁是如此简单，因为AQS底层已经封装好了必要的方法，后面说的ReentrantLock也是在此模板上进行扩展

ReentrantLock

特点

不可打断模式：在未获得锁的时候被打断仅会加上打断标记，在未获得锁的过程中对打断置之不理，继续驻留在队列。获得锁后会继续运行，只是打断标记变为true

可打断模式：尝试获得锁的过程中被打断就不会进入获取资源的for循环，会终止获得锁的行为，直接抛出异常

try {//如果获取失败进入阻塞队列，这时可以被其他线程interrupt打断reentrantLock.lockInterruptibly();
} catch (InterruptedException e) {//打断后操作e.printStackTrace();
}

非公平锁：不检查AQS队列，直接加锁。默认不公平，公平锁会降低并发度，非必要不使用

公平锁：先检查AQS队列，如果队列中没有第二或者第二节点不是当前线程则不会去竞争锁

ReentrantLock获取锁后执行的代码在try块中执行, Lock比Synchronize更广泛，且需要手动加锁解锁。发生异常时要在finally中释放锁，否则会造成死锁。

特定唤醒

为了便于理解ReentrantLock相对于Synchronize的特性，我们来实现一个特定唤醒的例子
通过标志位flag和condition来做到指定唤醒某个线程

class Share{private Lock lock = new ReentrantLock();private Condition c1 = lock.newCondition();private Condition c2 = lock.newCondition();private int flag = 1;public void a1() throws InterruptedException {lock.lock();try {while (flag != 1){c1.await();}System.out.println("do a1........");flag = 2;//c1执行完唤醒c2里的线程c2.signal();}finally {lock.unlock();}}public void a2() throws InterruptedException {lock.lock();try {while (flag != 2){c2.await();}System.out.println("do a2........");flag = 1;//c2执行完唤醒c1里的线程c1.signal();}finally {lock.unlock();}}
}

本篇总结

此篇文章初步了解了AQS和ReentrantLock的概念及特性，下一篇我们会深入了解它们之间底层的实现

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