AQS同步队列结构分析

同步队列结构

AQS使用的同步队列是基于一种CLH锁算法来实现。

CLH锁也是一种基于链表的可扩展、高性能、公平的自旋锁，申请线程只在本地变量上自旋，它不断轮询前驱的状态，如果发现前驱释放了锁就结束自旋.

同步器中包含了两个节点类型的引用，一个指向头节点(head)，一个指向尾节点(tail),没有获取到锁的线程，加入到队列的过程必须保证线程安全，因此同步器提供了一个基于CAS的设置尾节点的方法CompareAndSetTail(Node expect,Node update),它需要传递当前线程认为的尾节点和当前节点，只有设置成功后，当前节点才能正式与之前的尾节点建立关联。

同步器队列遵循FIFO,首节点是获取锁成功的节点,首节点的线程在释放锁时,会唤醒后续节点,而后继节点在成功获取到锁后,会把自己设置成首节点,设置首节点是由获取锁成功的线程来完成的,由于只有一个线程能成功获取到锁,所以设置首节点不需要CAS。

AQS实现一个线程安全的计数器

自定义互斥锁

package com.rumenz.task.aqs;import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
public class MyLock {private static final Sync STATE_HOLDER = new Sync();/*** 通过Sync内部类来持有同步状态， 当状态为1表示锁被持有，0表示锁处于空闲状态*/private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {/*** 是否被独占， 有两种表示方式*  1. 可以根据状态，state=1表示锁被占用，0表示空闲*  2. 可以根据当前独占锁的线程来判断，即getExclusiveOwnerThread()!=null 表示被独占*/@Overrideprotected boolean isHeldExclusively() {return getExclusiveOwnerThread() != null;}/*** 尝试获取锁，将状态从0修改为1，操作成功则将当前线程设置为当前独占锁的线程*/@Overrideprotected boolean tryAcquire(int arg) {if (compareAndSetState(0, 1)) {setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());return true;}return false;}/*** 释放锁，将状态修改为0*/@Overrideprotected boolean tryRelease(int arg) {if (getState() == 0) {throw new UnsupportedOperationException();}setExclusiveOwnerThread(null);setState(0);return true;}}/*** 下面的实现Lock接口需要重写的方法，基本是就是调用内部内Sync的方法*/public void lock() {STATE_HOLDER.acquire(1);}public void unlock() {STATE_HOLDER.release(1);}
}

测试案例

package com.rumenz.task.aqs;import org.omg.Messaging.SYNC_WITH_TRANSPORT;import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;public class LockTest {private final static Integer clientTotal=100000;private final static Integer threadTotal=200;private static Count count=new Count();private static Count unSafe=new Count();public static void main(String[] args) throws Exception {ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();final CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(clientTotal);final Semaphore semaphore=new Semaphore(threadTotal);for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {executorService.execute(()->{try{semaphore.acquire();count.getIncrement();unSafe.getUnSafeIncrement();semaphore.release();}catch (Exception e){e.printStackTrace();}countDownLatch.countDown();});}countDownLatch.await();System.out.println("safe:"+count.getCount());System.out.println("unSafe:"+unSafe.getCount());executorService.shutdown();}}class Count{private MyLock myLock;private volatile int count;Count() {this.myLock=new MyLock();}int getCount(){return count;}int getIncrement(){myLock.lock();count++;myLock.unlock();return count;}int getUnSafeIncrement(){count++;return count;}
}

输出结果

safe:100000
unSafe:99995

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【死磕Java并发】-----J.U.C之AQS：CLH同步队列
原文出处:https://www.cmsblogs.com/category/1391296887813967872 『chenssy』在上篇博客[死磕Java并发]-----J.U.C之AQS:A ...

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