AQS簡簡單單過一遍

Java3y發表於2018-04-25
AQS

前言

回顧前面：

只有光頭才能變強！

本來我是打算在這章節中寫Lock的子類實現的，但看到了AQS的這麼一個概念，可以說Lock的子類實現都是基於AQS的。

AQS我在面試題中也見過他的身影，但一直不知道是什麼東西。所以本篇我就來講講AQS這個玩意吧，至少知道它的概念是什麼，對吧~

那麼接下來我們就開始吧~

一、AQS是什麼？

首先我們來普及一下juc是什麼：juc其實就是包的縮寫(java.util.concurrnt)

  • 不要被人家唬到了，以為juc是什麼一個牛逼的東西。其實指的是包而已~

我們可以發現lock包下有三個抽象的類：

AQS簡簡單單過一遍

  • AbstractOwnableSynchronizer
  • AbstractQueuedLongSynchronizer
  • AbstractQueuedSynchronizer

通常地：AbstractQueuedSynchronizer簡稱為AQS

我們Lock之類的兩個常見的鎖都是基於它來實現的：

AQS簡簡單單過一遍

那麼我們來看看AbstractQueuedSynchronizer到底是什麼，看一個類是幹什麼的最快途徑就是看它的頂部註釋

AQS簡簡單單過一遍

通讀了一遍，可以總結出以下比較關鍵的資訊：

  • AQS其實就是一個可以給我們實現鎖的框架
  • 內部實現的關鍵是：先進先出的佇列、state狀態
  • 定義了內部類ConditionObject
  • 擁有兩種執行緒模式
    • 獨佔模式
    • 共享模式
  • 在LOCK包中的相關鎖(常用的有ReentrantLock、 ReadWriteLock)都是基於AQS來構建
  • 一般我們叫AQS為同步器

二、簡單看看AQS

上面也提到了AQS裡邊最重要的是狀態和佇列，我們接下來就看看其原始碼是怎麼樣的...

2.1同步狀態

使用volatile修飾實現執行緒可見性：

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修改state狀態值時使用CAS演算法來實現：

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2.2先進先出佇列

這個佇列被稱為：CLH佇列(三個名字組成)，是一個雙向佇列

AQS簡簡單單過一遍

看看它佇列原始碼的組成：


    static final class Node {
     
		// 共享
        static final Node SHARED = new Node();
      
		// 獨佔
        static final Node EXCLUSIVE = null;

		// 執行緒被取消了
        static final int CANCELLED =  1;
  
		// 後繼執行緒需要喚醒
        static final int SIGNAL    = -1;
      
		// 等待condition喚醒
        static final int CONDITION = -2;
      
		// 共享式同步狀態獲取將會無條件地傳播下去(沒看懂)
        static final int PROPAGATE = -3;

		
		// 初始為0，狀態是上面的幾種
        volatile int waitStatus;

		// 前置節點
        volatile Node prev;

		// 後繼節點
        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();
            else
                return p;
        }

        Node() {    // Used to establish initial head or SHARED marker
        }

        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;
        }
    }

複製程式碼

2.3acquire方法

獲取獨佔鎖的過程就是在acquire定義的，該方法用到了模板設計模式，由子類實現的~

AQS簡簡單單過一遍

過程：acquire(int)嘗試獲取資源，如果獲取失敗，將執行緒插入等待佇列。插入等待佇列後，acquire(int)並沒有放棄獲取資源，而是根據前置節點狀態狀態判斷是否應該繼續獲取資源，如果前置節點是頭結點，繼續嘗試獲取資源，如果前置節點是SIGNAL狀態，就中斷當前執行緒，否則繼續嘗試獲取資源。直到當前執行緒被park()或者獲取到資源，acquire(int)結束。

來源：

2.4release方法

釋放獨佔鎖的過程就是在acquire定義的，該方法也用到了模板設計模式，由子類實現的~

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過程:首先呼叫子類的tryRelease()方法釋放鎖,然後喚醒後繼節點,在喚醒的過程中,需要判斷後繼節點是否滿足情況,如果後繼節點不為且不是作廢狀態,則喚醒這個後繼節點,否則從tail節點向前尋找合適的節點,如果找到,則喚醒.

來源：

三、最後

總結一下AQS到底是什麼吧：

  • juc包中很多可阻塞的類都是基於AQS構建的
    • AQS可以說是一個給予實現同步鎖、同步器的一個框架，很多實現類都在它的的基礎上構建的
  • 在AQS中實現了對等待佇列的預設實現，子類只要重寫部分的程式碼即可實現(大量用到了模板程式碼)

有興趣的同學可去看原始碼和下面的連結繼續學習，我這裡就不講述了。簡簡單單把AQS過一遍~

明天就看Lock顯式鎖實現咯~~~

參考資料：

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