浙江龙网

  1. 首页 > 生活百科 > >

重大发现，AQS加锁机制竟然跟Synchronized有惊人的相似

生活百科

在并发多线程的情况下，为了保证数据安全性 ， 一般我们会对数据进行加锁 ， 通常使用Synchronized或者ReentrantLock同步锁 。Synchronized是基于JVM实现 ， 而ReentrantLock是基于Java代码层面实现的 ， 底层是继承的AQS 。
AQS全称AbstractQueuedSynchronizer，即抽象队列同步器，是一种用来构建锁和同步器的框架 。
我们常见的并发锁ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier都是基于AQS实现的，所以说不懂AQS实现原理的，就不能说了解Java锁 。
当我仔细研究AQS底层加锁原理，发现竟然跟Synchronized加锁原理有惊人的相似 。让我突然想到一句名言，记不清怎么说了，意思是框架底层原理很相似，大家多学习底层原理 。
Synchronized的加锁流程在前几篇文章已经详细讲过，没看过一块再温习一下 。
1. Synchronized加锁流程我们先想一下Synchronized的加锁需求，如果让你设计Synchronized的对象锁存储结构 ， 该怎么设计？

  1. 多个线程执行到Synchronized代码块，只有一个线程获取锁，然后执行同步代码块（需要记录哪个线程获取了对象锁） 。
  2. 其他线程被阻塞（被阻塞的线程，是不是可以用链表设计个阻塞队列？）
  3. 持有锁的线程调用wait方法，释放锁，等待被唤醒（等待的线程，是不是可以用链表设计个等待队列？） 。
  4. 被阻塞的线程开始竞争锁
  5. 调用notify方法，唤醒等待的线程，被唤醒的线程进入阻塞队列，一块竞争锁 。
上面描述了Synchronized的加锁流程，Synchronized的对象锁存储结构是不是跟咱们想的一样？实际就是的 。
下面是对象锁的存储数据结构（由C++实现）：
ObjectMonitor() {_header= NULL;_count= 0;_waiters= 0,_recursions= 0;_object= NULL;_owner= NULL; // 持有锁的线程_WaitSet= NULL; // 等待队列，存储处于wait状态的线程_WaitSetLock= 0 ;_Responsible= NULL ;_succ= NULL ;_cxq= NULL ;FreeNext= NULL ;_EntryList= NULL ; // 阻塞队列，存储处于等待锁block状态的线程_SpinFreq= 0 ;_SpinClock= 0 ;OwnerIsThread = 0 ;}
重大发现，AQS加锁机制竟然跟Synchronized有惊人的相似

文章插图
上图展示了对象锁的基本工作机制：
  1. 当多个线程同时访问一段同步代码时，首先会进入 _EntryList队列中阻塞 。
  2. 当某个线程获取到对象的对象锁后进入临界区域，并把对象锁中的 _owner变量设置为当前线程 ， 即获得对象锁 。
  3. 若持有对象锁的线程调用 wait() 方法，将释放当前持有的对象锁，_owner变量恢复为null，同时该线程进入 _WaitSet 集合中等待被唤醒 。
  4. 在_WaitSet集合中的线程被唤醒，会被再次放到_EntryList队列中，重新竞争获取锁 。
  5. 若当前线程执行完毕也将释放对象锁并复位变量的值，以便其他线程进入获取锁 。
Synchronized对象锁存储结构和加锁流程，竟然跟咱们想的一样 。
再看一下AQS的存储结构和加锁流程 ， 有没有相似的地方 。
2. AQS加锁原理先分析一下，我们使用AQS的加锁需求：
  1. 多个线程执行到acquire方法的时候，只有一个线程获取锁 ， 然后执行同步代码块（需要记录哪个线程获取了对象锁） 。
  2. 其他线程被阻塞（被阻塞的线程，是不是可以用链表设计个阻塞队列？名叫”同步队列“？）
  3. 持有锁的线程调用await方法，释放锁，等待被唤醒（等待的线程，是不是可以用链表设计个等待队列？名叫”条件队列“？） 。
  4. 被阻塞的线程开始竞争锁
  5. 调用signal方法，唤醒等待的线程，被唤醒的线程进入阻塞队列，一块竞争锁 。
AQS的需求跟Synchronized一模一样 。
我们再看一下AQS实际的加锁机制是怎么设计的？是不是跟Synchronized相似？
重大发现，AQS加锁机制竟然跟Synchronized有惊人的相似

文章插图
AQS的加锁流程并不复杂，只要理解了同步队列和条件队列，以及它们之间的数据流转，就算彻底理解了AQS 。
  1. 当多个线程竞争AQS锁时，如果有个线程获取到锁，就把ower线程设置为自己
  2. 没有竞争到锁的线程 ， 在同步队列中阻塞（同步队列采用双向链表，尾插法） 。
  3. 持有锁的线程调用await方法，释放锁 ， 追加到条件队列的末尾（条件队列采用单链表，尾插法） 。
  4. 持有锁的线程调用signal方法，唤醒条件队列的头节点，并转移到同步队列的末尾 。
  5. 同步队列的头节点优先获取到锁
可以看到AQS和Synchronized的加锁流程几乎是一模一样的，AQS中同步队列就是Synchronized中EntryList，AQS中条件队列就是Synchronized中的waitSet ， 两个队列之间的数据转移流程也是一样的 。

推荐阅读


上一篇：16.python中的回收机制

下一篇：半自动版本 PXE批量装windows