说一下AQS的原理？

红太狼 2024-04-08 09:50 90阅读 0赞

面试官：今天我们来聊聊lock锁吧？

候选者：嗯嗯嗯，没问题

面试官：先问点简单的吧，刚睡醒，还是有点困的。

候选者：刚睡醒来面我干嘛？你就这态度？

面试官：哈？你刚说了什么？

候选者：没事，我没说话…

面试官：你知道什么叫做公平和非公平锁吗

候选者：公平锁指的就是：在竞争环境下，先到临界区的线程比后到的线程一定更快地获取得到锁

候选者：那非公平就很好理解了：先到临界区的线程未必比后到的线程更快地获取得到锁

面试官：如果让你实现的话，你怎么实现公平和非公平锁？

候选者：公平锁可以把竞争的线程放在一个先进先出的队列上

候选者：只要持有锁的线程执行完了，唤醒队列的下一个线程去获取锁就好了

候选者：非公平锁的概念上面已经提到了：后到的线程可能比前到临界区的线程获取得到锁

候选者：那实现也很简单，线程先尝试能不能获取得到锁，如果获取得到锁了就执行同步代码了

候选者：如果获取不到锁，那就再把这个线程放到队列呗

候选者：所以公平和非公平的区别就是：线程执行同步代码块时，是否会去尝试获取锁。

候选者：如果会尝试获取锁，那就是非公平的。如果不会尝试获取锁，直接进队列，再等待唤醒，那就是公平的。

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面试官：为什么要进队列呢？线程一直尝试获取锁不就行了么？

候选者：一直尝试获取锁，专业点就叫做自旋，需要耗费资源的。

候选者：多个线程一直在自旋，而且大多数都是竞争失败的，哪有人会这样实现的

候选者：不会吧，不会吧，你不会就是这样实现的吧

面试官：我就问问…

面试官：那上次面试所问的synchronized锁是公平的还是非公平的？

候选者：非公平的。

候选者：偏向锁很好理解，如果当前线程ID与markword存储的不相等，则CAS尝试更换线程ID，CAS成功就获取得到锁了

候选者：CAS失败则升级为轻量级锁

候选者：轻量级锁实际上也是通过CAS来抢占锁资源（只不过多了拷贝Mark Word到Lock Record的过程）

候选者：抢占成功到锁就归属给该线程了，但自旋失败一定次数后升级重量级锁

候选者：重量级锁通过monitor对象中的队列存储线程，但线程进入队列前，还是会先尝试获取得到锁，如果能获取不到才进入线程等待队列中

候选者：综上所述，synchronized无论处理哪种锁，都是先尝试获取，获取不到才升级|| 放到队列上的，所以是非公平的

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面试官：嗯，讲得挺仔细的。AQS你了解吗？

候选者：嗯嗯，AQS全称叫做AbstractQueuedSynchronizer

候选者：是可以给我们实现锁的一个「框架」，内部实现的关键就是维护了一个先进先出的队列以及state状态变量

候选者：先进先出队列存储的载体叫做Node节点，该节点标识着当前的状态值、是独占还是共享模式以及它的前驱和后继节点等等信息

候选者：简单理解就是：AQS定义了模板，具体实现由各个子类完成。

候选者：总体的流程可以总结为：会把需要等待的线程以Node的形式放到这个先进先出的队列上，state变量则表示为当前锁的状态。

候选者：像ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、CountDownLatch、Semaphore这些常用的实现类都是基于AQS实现的

候选者：AQS支持两种模式：独占（锁只会被一个线程独占）和共享（多个线程可同时执行）

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面试官：你以ReentrantLock来讲讲加锁和解锁的过程呗

候选者：以非公平锁为了，我们在外界调用lock方法的时候，源码是这样实现的

候选者：1):CAS尝试获取锁，获取成功则可以执行同步代码

候选者：2):CAS获取失败，则调用acquire方法，acquire方法实际上就是AQS的模板方法

候选者：3):acquire首先会调用子类的tryAcquire方法（又回到了ReentrantLock中）

候选者：4):tryAcquire方法实际上会判断当前的state是否等于0，等于0说明没有线程持有锁，则又尝试CAS直接获取锁

候选者：5):如果CAS获取成功，则可以执行同步代码

候选者：6):如果CAS获取失败，那判断当前线程是否就持有锁，如果是持有的锁，那更新state的值，获取得到锁（这里其实就是处理可重入的逻辑）

候选者：7):CAS失败&&非重入的情况，则回到tryAcquire方法执行「入队列」的操作

候选者：8):将节点入队列之后，会判断「前驱节点」是不是头节点，如果是头结点又会用CAS尝试获取锁

候选者：9):如果是「前驱节点」是头节点并获取得到锁，则把当前节点设置为头结点，并且将前驱节点置空（实际上就是原有的头节点已经释放锁了）

候选者：10):没获取得到锁，则判断前驱节点的状态是否为SIGNAL，如果不是，则找到合法的前驱节点，并使用CAS将状态设置为SIGNAL

候选者：11):最后调用park将当前线程挂起

面试官：你说了一大堆，麻烦使用压缩算法压缩下加锁的过程。

候选者：压缩后：当线程CAS获取锁失败，将当前线程入队列，把前驱节点状态设置为SIGNAL状态，并将自己挂起。

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面试官：为什么要设置前驱节点为SIGNAL状态，有啥用？

候选者：其实就是表示后继节点需要被唤醒

候选者：我先把解锁的过程说下吧

候选者：1):外界调用unlock方法时，实际上会调用AQS的release方法，而release方法会调用子类tryRelease方法（又回到了ReentrantLock中）

候选者：2):tryRelease会把state一直减（锁重入可使state>1），直至到0，当前线程说明已经把锁释放了

候选者：3):随后从队尾往前找节点状态需要 < 0，并离头节点最近的节点进行唤醒

候选者：唤醒之后，被唤醒的线程则尝试使用CAS获取锁，假设获取锁得到则把头节点给干掉，把自己设置为头节点

候选者：解锁的逻辑非常简单哈，把state置0，唤醒头结点下一个合法的节点，被唤醒的节点线程自然就会去获取锁

面试官：嗯，了解了。

候选者：回到上一个问题，为什么要设置前驱节点为SIGNAL状态

候选者：其实归终结底就是为了判断节点的状态，去做些处理。

候选者：Node 中节点的状态有4种，分别是：CANCELLED(1)、SIGNAL(-1)、CONDITION(-2)、PROPAGATE(-3)和0

候选者：在ReentrantLock解锁的时候，会判断节点的状态是否小于0，小于等于0才说明需要被唤醒

候选者：另外一提的是：公平锁的实现与非公平锁是很像的，只不过在获取锁时不会直接尝试使用CAS来获取锁。

候选者：只有当队列没节点并且state为0时才会去获取锁，不然都会把当前线程放到队列中

面试官：最后画个流程图吧，你画好了，他们会给你点赞和转发的

候选者：真的假的？

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austin项目

austin项目立志成为每个Java初学者能够写在简历上的项目，它的核心是消息推送平台，核心功能：发送消息

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项目出现意义：只要公司内有发送消息的需求，都应该要有类似austin的项目，对各类消息进行统一发送处理。这有利于对功能的收拢，以及提高业务需求开发的效率

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我正在持续更新austin系列文章，保姆级讲解搭建项目的过程（包括技术选型以及一些业务的探讨）以及相关环境的搭建。

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