JUC中的AQS底层详细超详解 _生活百科

摘要：当你使用java实现一个线程同步的对象时，一定会包含一个问题：你该如何保证多个线程访问该对象时，正确地进行阻塞等待，正确地被唤醒？

本文分享自华为云社区《JUC中的AQS底层详细超详解，剖析AQS设计中所需要考虑的各种问题！》，作者： breakDawn。
java中AQS究竟是做什么的？当你使用java实现一个线程同步的对象时，一定会包含一个问题：
你该如何保证多个线程访问该对象时，正确地进行阻塞等待，正确地被唤醒？
关于这个问题，java的设计者认为应该是一套通用的机制
因此将一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制称之为AQS
全称 AbstractQuenedSynchronizer
中文名即抽象的队列式同步器。
基于AQS，实现了例如ReentenLock之类的经典JUC类。
AQS简要步骤

线程访问资源，如果资源足够，则把线程封装成一个Node，设置为活跃线程进入CLH队列，并扣去资源
资源不足，则变成等待线程Node，也进入CLH队列
CLH是一个双向链式队列, head节点是实际占用锁的线程，后面的节点则都是等待线程所对应对应的节点

AQS的资源statestate定义AQS中的资源是一个int值，而且是volatile的，并提供了3个方法给子类使用：
private volatile int state;protected final int getState() { return state;}protected final void setState(int newState) {state = newState;}// cas方法compareAndSetState(int oldState, int newState);如果state上限只有1，那么就是独占模式Exclusive，例如 ReentrantLock
如果state上限大于1，那就是共享模式Share，例如 Semaphore、CountDownLatch、ReadWriteLock ， CyclicBarrier
已经有CAS方法了，为什么资源state还要定义成volatile的？对外暴露的getter/setter方法，是走不了CAS的。而且setter/getter没有被synchronized修饰。所以必须要volatile，保证可见性
这样基于AQS的实现可以直接通过getter/setter操作state变量，并且保证可见性，也避免重排序带来的影响。比如CountDownLatch，ReentrantReadWriteLock，Semaphore都有体现（各种getState、setState）
对资源的操作什么时候用CAS，什么使用setState？volatile的state成员有一个问题，就是如果是复合操作的话不能保证复合操作的原子性
因此涉及 state增减的情况，采用CAS
如果是state设置成某个固定值，则使用setState
AQS的CLH队列为什么需要一个CLH队列这个队列的目的是为了公平锁的实现
即为了保证先到先得，要求每个线程封装后的Node按顺序拼接起来。
CLH本质？是一个Queue容器吗不是的，本质上是一个链表式的队列
因此核心在于链表节点Node的定义

文章插图
除了比较容易想到的prev和next指针外
【JUC中的AQS底层详细超详解】还包含了该节点内的线程
以及 waitStatus 等待状态
4种等待状态如下：

CANCELLED（1）：因为超时或者中断，节点会被设置为取消状态，被取消的节点时不会参与到竞争中的，他会一直保持取消状态不会转变为其他状态；
SIGNAL（-1）：后继节点的线程处于等待状态，而当前节点的线程如果释放了同步状态或者被取消，将会通知后继节点，使后继节点的线程得以运行
CONDITION（-2）：点在等待队列中，节点线程等待在Condition上，当其他线程对Condition调用了signal()后，改节点将会从等待队列中转移到同步队列中，加入到同步状态的获取中
PROPAGATE（-3）：表示下一次共享式同步状态获取将会无条件地传播下去
INIT（ 0）:

入队是怎么保证安全的？入队过程可能引发冲突
因此会用CAS保障入队安全。
private Node enq(final Node node) { //多次尝试，直到成功为止 for (;;) { Node t = tail; //tail不存在，设置为首节点 if (t == null) { if (compareAndSetHead(new Node()))tail = head; } else { //设置为尾节点 node.prev = t; if (compareAndSetTail(t, node)) { t.next = node; return t; } } } }出队过程会发生什么？一旦有节点出队，说明有线程释放资源了，队头的等待线程可以开始尝试获取了。
于是首节点的线程释放同步状态后，将会唤醒它的后继节点（next）
而后继节点将会在获取同步状态成功时将自己设置为首节点
注意在这个过程是不需要使用CAS来保证的，因为只有一个线程能够成功获取到同步状态