高并发编程-AQS深入解析

╰半夏微凉° 2023-09-30 11:02 12阅读 0赞

#### 要点解说 ####

AbstractQueuedSynchronizer简称AQS，它是java.util.concurrent包下CountDownLatch/FutureTask/ReentrantLock/RenntrantReadWriteLock/Semaphore实现的基础，所以深入理解AQS非常有必要。

AQS通过内部实现的FIFO同步等待队列来完成资源获取线程的等待工作，如果当前线程获取资源失败，AQS则会将当前线程以及等待状态等信息构造成一个Node结构的节点，并将其加入等待队列中，同时会阻塞当前线程；当其它获取到资源的线程释放持有的资源时，则会把等待队列节点中的线程唤醒，使其再次尝试获取对应资源。

#### 源码解析 ####

AbstractQueuedSynchronizer源码比较长，这里只分析主要的功能代码。首先，先看一下它内部定义的Node类的代码。

static  final class Node {
    
    
    
           //声明共享模式下的等待节点
    
           static final Node SHARED = new Node();
            
    
    
    
           //声明独占模式下的等待节点
    
           static final Node EXCLUSIVE = null;
            
    
    
    
           //waitStatus的一常量值，表示线程已取消
    
           static final int CANCELLED =  1;
            
    
    
    
           //waitStatus的一常量值，表示后继线程需要取消挂起
    
           static final int SIGNAL    = -1;
            
    
    
    
           //waitStatus的一常量值，表示线程正在等待条件
    
           static final int CONDITION = -2;
            
    
    
    
           //waitStatus的一常量值，表示下一个acquireShared应无条件传播
    
           static final int PROPAGATE = -3;
            
    
    
    
           //waitStatus,其值只能为CANCELLED、SIGNAL、CONDITION、PROPAGATE或0
    
           //初始值为0
    
           volatile int waitStatus;
            
    
    
    
           //前驱节点
    
           volatile Node prev;
            
    
    
    
           //后继节点
    
           volatile Node next;
            
    
    
    
           //当前节点的线程，在节点初始化时赋值，使用后为null
    
           volatile Thread thread;
            
    
    
    
           //下一个等待节点
    
           Node nextWaiter;
            
    
    
    
           Node() {
    
           }
            
    
    
    
           Node(Thread thread, Node mode) {    
    
               // Used by addWaiter
    
               this.nextWaiter = mode;
    
               this.thread = thread;
    
           }
            
    
    
    
           Node(Thread thread, int waitStatus) {
    
               // Used by Condition
    
               this.waitStatus = waitStatus;
    
               this.thread = thread;
    
           }
    
       }

上面的Node就是等待队列里的一个节点，具体结构如下：

![7547b3a25cf3a2ec1cddde96dbc1fdfd.png][]

接着，来看一下AbstractQueuedSynchronizer的三个重要属性：

//等待队列的头结点
    
        private transient volatile Node head;
    
    
        //等待队列的尾节点
    
        private transient volatile Node tail;
    
    
        //同步状态，这个很重要
    
        private volatile int state;

从这就可以得到同步队列的基本结构：

![e87c27f002296cdf5982c34ce4e14176.png][]

同时，同步器中提供了三个方法用于操作同步状态：

protected final int getState() {
    
            return state;
    
        }
        
    
        protected final void setState(int newState) {
    
            state = newState;
    
        }
        
    
        //使用CAS设置同步状态，确保线程安全
    
        protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
    
            return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
    
        }

AbstractQueuedSynchronizer类中其它方法主要是用于插入节点、释放节点，插入节点过程如下图所示：

![ad3d1739d4a793407d5fb701fe8eb826.png][]

释放头结点过程如下图所示：

![5810362247a182d40548ca59e7278d76.png][]

#### 分析小结 ####

AbstractQueuedSynchronizer实现了对资源获取与释放的基础实现，真正使用到的地方还在是各个具体的功能类中，如CountDownLatch、ReentrantLock等，后面在这些类中会具体分析。

#### 面试考点 ####

AQS是什么？内部实现结构了解吗？ AbstractQueuedSynchronizer简称AQS，它为实现依赖于先进先出 (FIFO) 等待队列的阻塞锁和相关同步器（信号量等）提供一个基础实现框架。内部实现结构参考上面的图示作答。

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