AQS-AbstractQueuedSynchronizer

目录

AQS简介

AQS具备的特性

AQS内部维护属性

AQS资源共享方式

AQS队列

AQS队列中节点状态

 AQS实现的线程等待队列的维护方法

同步等待队列

 条件等待队列

Condition

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AQS简介

上一篇整理，知道了synchronized的使用，以及synchronized的原理，还有管程

管程就是通过加锁来保证并发安全，用的比较多的，就是MESA

MESA内部存在同步等待队列和许多的条件等待队列，获取锁失败的线程会进入同步等待队列

而synchronized是JVM层面对管程的实现，是基于对象的，通过ObjectMonitor来实现，获取锁失败的线程，会进入到cxq队列，这就是同步等待队列，而wait,notify,notifyAll，就是条件等待队列 

但是synchronized也有缺点：自动加锁解锁，不支持手动解锁；实现比较重

这是synchronized的缺点，并且没办法改变

那，在保证性能的前提下，Java层面该怎么实现管程，于是开发大佬就搞出来了接下来的东西

并发这块，用的很多的锁，除了synchronized，很多人都会想到ReentrantLock，而ReentrantLock也是有基础的，那就是基于AQS

AQS是什么，就是AbstractQueuedSynchronizer的简写

java.util.concurrent包中大多数的同步器实现，如Lock、Latch、Barrier，都是围绕着一个共同的基本行为，比如等待队列、条件队列、独占获取、共享资源等等，这些行为的抽象就是基于AQS实现的，AQS是一个抽象同步框架，可以用来实现一个依赖状态的同步器

AQS具备的特性

AQS具备如下特性：

• 阻塞等待队列
• 共享/独占
• 公平/非公平
• 可重入
• 允许中断

AQS内部维护属性

volatile int state

state表示资源的可用状态，访问state，有三种方式

getState(), setState(), compareAndSetState()

AQS资源共享方式

AQS定义了两种资源共享方式

• Exclusive-独占，只有一个线程能执行，比如，ReentrantLock
• Share-共享，多个线程可以同时执行，比如，Semaphore、CountDownLatch

AQS队列

AQS有两种队列，分别是同步等待队列和条件等待队列

同步等待队列主要用于维护获取互斥锁失败时入对的线程

条件等待队列主要用于，线程调用await()方法时释放锁，进入条件队列，等调用了signal()方法唤醒的时候，会把条件队列中的线程节点移动到同步队列，等待重新获取锁

AQS队列中节点状态

AQS定义了五种线程在队列中的节点状态

• 值为0，初始化状态，表示当前节点在sync队列中，等待获取锁
• CANCELLED，值为1，表示当前线程被取消
• SIGNAL，值为-1，表示当前节点的后继节点包含的线程需要运行，也就是unpark
• CONDITION，值为-2，表示当前节点在等待condition，也就是在condition队列中
• PROPAGATE，值为-3，表示当前场场景下后续的acquireshared能够得以执行

 AQS实现的线程等待队列的维护方法

不同的自定义同步器竞争共享资源的方式不同，自定义同步器在实现时只需要实现共享资源state的获取与释放就可以，至于具体的线程等待队列的维护，比如资源获取失败入队，唤醒出队等等，AQS已经在最顶层实现好了，自定义同步器实现时主要实现以下几种方法

• isHeldExclusively()：该线程是否正在独占资源，只有用到了condition才需要去实现它
• tryAcquire(int)：独占方式，尝试获取资源，成功就返回true，失败就返回false
• tryRelease(int)：独占方式，尝试释放资源，成功就返回true，失败就返回false
• tryAcquireShared(int)：共享方式，尝试获取资源，负数表示失败；0表示成功，但是i没有剩余资源可用；正书表示成功，并且有剩余资源
• tryReleaseShared(int)：共享方式，尝试释放资源，如果释放后允许唤醒后续等待节点返回true，否则返回false

同步等待队列

AQS中的同步等待队列，也称为CLH队列，是一种基于双向链表结构的队列，是一种先入先出的等待队列，AQS依赖于CLH队列来完成对同步状态的管理，至于为什么叫CLH队列，那是因为，CLH队列是Craig、Landin、Hagersten三人发明的

如果当前线程获取同步状态失败，AQS会把当前线程已经等待状态等信息构造成一个节点，并将其加入到CLH队列，同时会阻塞当前线程

当同步状态被释放时，会唤醒首节点（公平锁），使其在此尝试获取同步状态

通过signal或者signalAll可以将条件队列中的节点转移到同步队列

 条件等待队列

AQS中条件等待队列是用单向列表保存的，用nextWaiter来拼接

调用await()方法阻塞线程

当前线程存在于同步队列的头节点，调用await()方法进行阻塞，从而就由同步队列转换为了条件队列

Condition

可以将Condition通俗的理解为条件队列

调用Condition#await方法会释放当前持有的锁，然后阻塞当前线程，同时向Condition队列尾部添加一个节点，所以调用Condition#await方法的时候必须持有锁

调用Condition#signal方法会将Condition队列的首节点移动到阻塞队列尾部，然后唤醒因调用Condition#await方法而阻塞的线程(唤醒之后这个线程就可以去竞争锁了)，所以调用Condition#signal方法的时候必须持有锁，持有锁的线程唤醒被因调用Condition#await方法而阻塞的线程