Java 并发编程 —— AQS

欢迎指正。

队列同步器（AbstractQueuedSynchronizer），是用来构建锁或者其他同步组件的基础框架，它使用了一个 int 成员变量表示同步状态， 通用过内置的 FIFO 队列来，可以用于构建锁或者其他同步装置，完成资源获取线程的排队工作。

同步器的主要使用方法是继承、子类通过继承同步器并实现它的抽象方法来管理同步状态，在抽象方法的实现过程中免不了要对同步状态镜像更改，这时就需要使用同步器提供的方法（getState()、setState(in newSate) 和 compareAndSetState(int expect, int update)）来进行操作。

AQS 是一个抽象类，内置自旋锁实现的同步队列，封装入队和出队的操作，提供独占、共享、中断等特性。

基于AQS构建的同步器：

• ReentrantLock
• Semaphore
• CountDownLatch
• ReentrantReadWriteLock
• SynchronusQueue
• FutureTask

AQS 核心知识

队列同步器的接口与实例

重写同步器指定的方法是，需要使用同步器提供的3个方法来访问或者修稿同步状态：

• getState()：获取当前同步状态
• setState(in newSate)：设置当前同步状态
• ompareAndSetState(int expect, int update)：使用 CAS 设置当前状态，该方法能够保证状态设置的原子性。

CLH 同步队列

CLH 同步队列（Craig、Landin、Hagersten）是一个FIFO双向对象，AQS 依赖它来完成同步状态的管理，当线程如果获取同步状态失败时，AQS 则会将当前线程等待状态等信息构造成一个节点（Node）并将其加入到 CLH 同步队列，同时会阻塞当前线程，当同步状态释放时，会把首节点唤醒（公平锁），使其再次尝试同步状态。

static final class Node {
    /** 共享*/
    static final Node SHARED = new Node();
    /** 独占*/
    static final Node EXCLUSIVE = null;
    /**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 */
    static final int CANCELLED =  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 */
    static final int SIGNAL    = -1;
    /** 节点在等待队列中，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*/
    static final int CONDITION = -2;
    /**
     * waitStatus value to indicate the next acquireShared should
     * unconditionally propagate
     * 表示下一次共享式同步状态获取将会无条件地传播下去
     */
    static final int PROPAGATE = -3;
    /** 等待状态 */
    volatile int waitStatus;
    /** 前驱节点*/
    volatile Node prev;
    /**后续节点*/
    volatile Node next;
    /** 获取同步状态的线程*/
    volatile Thread thread;

    Node nextWaiter;

    /**Returns true if node is waiting in shared mode.*/
    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;
    }
}

AQS 实现细节

线程首先尝试获取锁，如果失败就将当前线程及等待状态等信息包装成一个node节点加入到FIFO队列中。 接着会不断的循环尝试获取锁，条件是当前节点为head的直接后继才会尝试。如果失败就会阻塞自己直到自己被唤醒。而当持有锁的线程释放锁的时候，会唤醒队列中的后继线程。

Reference

• 【死磕Java并发】—–J.U.C之AQS（一篇就够了）
• 《Java并发编程艺术》