【java并发】AQS中acquire方法解析

AQS，全名AbstractQueuedSynchronizer（抽象队列同步器），它是CLH（不明白的可以先了解一下CLH）的变种。它与CLH不同之处在于：
CLH是一种公平锁，它是通过自旋同步队列中节点的前驱结点状态，判断同步队列中的节点是否能够进入临界区；AQS的同步队列中的节点不会以自旋的方式来进入临界区，而是先以公平或者不公平的方式尝试进入临界区，如果不能，则进行阻塞，等待被唤醒，再去尝试是否能够进入临界区。

AQS属于队列，那么就是一个一个节点连接而成，在AQS中节点的数据结构如下：

static final class Node {static final Node SHARED = new Node();/** 独占锁模式 */static final Node EXCLUSIVE = null;/*** AQS中判断节点是否为取消状态，有时候是判断状态值是否大于零*/static final int CANCELLED =  1;/** * 如果节点是这个状态，* 那么该节点就需要唤醒它的后继节点 */static final int SIGNAL    = -1;/*** 不明白，但是不影响对acquire方法的理解*/static final int CONDITION = -2;/*** 不明白，但是不影响对acquire方法的理解*/static final int PROPAGATE = -3;/** * 值为：-3 , -2 , -1 , 0 , 1 */volatile int waitStatus;volatile Node prev;volatile Node next;volatile Thread thread;Node nextWaiter;final boolean isShared() {return nextWaiter == SHARED;}final Node predecessor() throws NullPointerException {Node p = prev;if (p == null)throw new NullPointerException();elsereturn p;}Node() {}Node(Thread thread, Node mode) { this.nextWaiter = mode;this.thread = thread;}Node(Thread thread, int waitStatus) {this.waitStatus = waitStatus;this.thread = thread;}}

可以看出来AQS同步队列是一个双向链表结构。需要说明的是除了头节点是进入到临界区的节点，其他大部分节点（有一部分节点可能被取消了，waitStatus=1）都是希望进入临界区的节点。

acquire方法解析

AQS中的acquire方法，是获取独占锁方法，它的代码很简单，代码主体只有一个if判断语句：

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

可以看到acquire方法实现，主要是下面这三个方法

tryAcquire(arg)
addWaiter(Node.EXCLUSIVE)
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)

这三个方法的作用

tryAcquire(arg)
顾名思义，它就是尝试获取锁，AQS在这里没有对其进行功能的实现，只有一个抛出异常的语句，用户可以对其重写实现公平锁、不公平锁、可重入锁、不可重入锁

protected boolean tryAcquire(int arg) {throw new UnsupportedOperationException();
}

addWaiter(Node.EXCLUSIVE)
一旦尝试获取锁未成功，就要使用该方法将其加入同步队列尾部

private Node addWaiter(Node mode) {Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);// 快速尝试加入到同步队列队尾Node pred = tail;if (pred != null) {node.prev = pred;if (compareAndSetTail(pred, node)) {pred.next = node;return node;}}// 如果快速尝试没有成功，则自旋加入队尾，直到成功加入enq(node);return node;
}private Node enq(final Node node) {for (;;) {Node t = tail;if (t == null) { // Must initializeif (compareAndSetHead(new Node()))tail = head;} else {node.prev = t;if (compareAndSetTail(t, node)) {t.next = node;return t;}}}}

由于可能有多个线程并发加入队尾产生竞争，因此，采用compareAndSetTail无锁方法来保证同步

acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)
一旦加入同步队列，就需要使用该方法，自旋阻塞唤醒来不断的尝试获取锁，直到被中断或获取到锁

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {boolean failed = true;try {boolean interrupted = false;// 自旋for (;;) {final Node p = node.predecessor();if (p == head && tryAcquire(arg)) {setHead(node);p.next = null; // 帮助GCfailed = false;return interrupted;}if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) /** 尝试获取锁失败是否阻塞线程获取锁 */ &&parkAndCheckInterrupt() /** 阻塞 */)interrupted = true;}} finally {if (failed)cancelAcquire(node);}
}

前面说过，当一个节点的前驱节点的waitStatus=SIGNAL，当其前驱结点释放锁的时候需要对其后继节点进行唤醒。shouldParkAfterFailedAcquire方法的功能就是判断该节点的前驱结点的waitStatus==SIGNAL，如果相等则该节点可以阻塞，否则将该节点的前驱结点waitStatus状态修改为SIGNAL。由此可以知道，该节点如果没有获取到锁，AQS就会尽最大努力（为什么说最大努力，而不是一定会将节点阻塞呢？可以思考一下，为什么，shouldParkAfterFailedAcquire里面能找到答案）将该节点阻塞，之后等待前驱结点唤醒，再尝试获取锁。

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