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 。
上篇文章讲了AQS的加锁流程,这篇文章再一块看一下AQS具体源码实现 。
先回顾一下AQS的加锁流程
1. AQS加锁流程
![硬核剖析Java锁底层AQS源码,深入理解底层架构设计](http://img.zhejianglong.com/231019/202I41293-0.png)
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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 。
- 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
- 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) 。
- 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) 。
- 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 。
- 同步队列的头节点优先获取到锁
2. AQS的数据结构
// 继承自AbstractOwnableSynchronizer,为了记录哪个线程占用锁public abstract class AbstractQueuedSynchronizer extends AbstractOwnableSynchronizer {// 同步状态,0表示无锁,每次加锁+1,释放锁-1private volatile int state;// 同步队列的头尾节点private transient volatile Node head;private transient volatile Node tail;// Node节点,用来包装线程 , 放到队列中static final class Node {// 节点中的线程volatile Thread thread;// 节点状态volatile int waitStatus;// 同步队列的前驱节点和后继节点volatile Node prev;volatile Node next;// 条件队列的后继节点Node nextWaiter;}// 条件队列public class ConditionObject implements Condition {// 条件队列的头尾节点private transient Node firstWaiter;private transient Node lastWaiter;}}
首先AQS继承自AbstractOwnableSynchronizer,其实是为了记录哪个线程正在占用锁 。public abstract class AbstractOwnableSynchronizer {private transient Thread exclusiveOwnerThread;// 设置占用锁的线程protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread thread) {exclusiveOwnerThread = thread;}protected final Thread getExclusiveOwnerThread() {return exclusiveOwnerThread;}}
无论是同步队列还是条件队列中线程都需要包装成Node节点 。![硬核剖析Java锁底层AQS源码,深入理解底层架构设计](http://img.zhejianglong.com/231019/202I4KE-1.jpg)
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虽然同步队列和条件队列都是由Node节点组成的 , 但是同步队列中是使用prev和next组成双向链表 , nextWaiter只用来表示是共享模式还是排他模式 。
条件队列没有使用到Node中prev和next属性 , 而是使用nextWaiter组成单链表 。
这个复用对象的设计思想值得我们学习 。
同步队列head节点是个哑节点,里面并没有存储线程对象 。当然head节点也可以看成是给当前持有锁的线程使用的 。
Node节点的状态(waitStatus)共有5种:
- 1 cancelled:表示线程已经被取消
- 0 初始化:Node节点的默认值
- -1 signal: 表示节点线程在释放锁后要唤醒同步队列中的下一个节点线程
- -2 condition: 当前节点在条件队列中
- -3 propagate: 释放共享资源的时候会向后传播释放其他共享节点(用于共享模式)
独占模式的方法:
// 加锁acquire();// 加可中断的锁acquireInterruptibly();// 一段时间内,加锁不成功 , 就不加了tryAcquireNanos(int arg, long nanosTimeout);// 释放锁release();
共享模式的方法:// 加锁acquireShared();// 加可中断的锁acquireSharedInterruptibly();// 一段时间内 , 加锁不成功,就不加了tryAcquireSharedNanos(int arg, long nanosTimeout);// 释放锁releaseShared();
独占模式和共享模式的方法并没有实现具体的加锁、释放锁逻辑,AQS中只是定义了加锁、释放锁的抽象方法 。留给子类实现的抽象方法:
// 加独占锁protected boolean tryAcquire(int arg) {throw new UnsupportedOperationException();}// 释放独占锁protected boolean tryRelease(int arg) {throw new UnsupportedOperationException();}// 加共享锁protected int tryAcquireShared(int arg) {throw new UnsupportedOperationException();}// 释放共享锁protected boolean tryReleaseShared(int arg) {throw new UnsupportedOperationException();}// 判断是否是当前线程正在持有锁protected boolean isHeldExclusively() {throw new UnsupportedOperationException();}
这里就用到了设计模式中的模板模式,父类AQS定义了加锁、释放锁的流程,子类ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier负责实现具体的加锁、释放锁逻辑 。
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