怎么从源码看AQS

本篇内容介绍了“怎么从源码看AQS”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

成都创新互联是一家专业提供南昌企业网站建设,专注与网站设计制作、网站设计、H5网站设计、小程序制作等业务。10年已为南昌众多企业、政府机构等服务。创新互联专业网站建设公司优惠进行中。

AQS实际上是操作以Node为元素的队列，Node包含了所属线程，先以不公平锁分析：lock时先尝试获取锁，获取失败则进入队列且被阻塞（期间可以被打断）等待，当锁被释放的时候，如果队列不为空，则唤醒头节点的下一个节点NEXT，如果此时被新线程NT拿到锁，则NEXT继续进入阻塞等待，当NT释放锁时，头节点的下一个节点还是NEXT再次被唤醒，如果此时NEXT获得锁，则将NEXT设置为头节点，这就是一个大概的流程，顺着这个思路，再来一步步看实现代码。

AQS->AbstractQueuedSynchronizer，看名字 抽象队列同步器，首先得有队列。

先来看队列节点类，Node：

static final class Node {
        
        static final Node SHARED = new Node(); //共享模式标记
        static final Node EXCLUSIVE = null;//独占模式标记
        
        static final int CANCELLED =  1;
        static final int SIGNAL    = -1;
        static final int CONDITION = -2;
        static final int PROPAGATE = -3;
        volatile int waitStatus;//取值为 上面的4个int，初始化为0

        volatile Node prev;//前一个节点

        volatile Node next;//下一个节点

        volatile Thread thread;

        Node nextWaiter;//下一个等待节点  SHARED，EXCLUSIVE 
        
        //如果节点在共享模式下等待，则返回true
        final boolean isShared() {
            return nextWaiter == SHARED;
        }

        //返回前一个节点
        final Node predecessor() throws NullPointerException {
            Node p = prev;
            if (p == null)
                throw new NullPointerException();
            else
                return p;
        }

        Node() {
        }
        //以下是Node的两种不同的使用方式
        Node(Thread thread, Node mode) {  
            this.nextWaiter = mode;
            this.thread = thread;
        }

        Node(Thread thread, int waitStatus) { 
            this.waitStatus = waitStatus;
            this.thread = thread;
        }
    }

注意上面两种不同的节点使用方式，要构建队列那么还得有 队列的首尾表示节点，

    //队列头节点，除开初始化，只能通过setHead方法设置    
    private transient volatile Node head;
    //队列尾节点，只能通过enq方法设置
    private transient volatile Node tail;
   //同步状态
    private volatile int state; //初始状态为0

那么具体的实现或者用法，我们还是通过举例来说明：

ReentrantLock-可重入锁，下面以RL代表 ，以AQS代表AbstractQueuedSynchronizer。

在RL中有个静态内部类，Sync  是AbstractQueuedSynchronizer的抽象子类。在Sync的基础上继续扩展出两个实现子类 NonfairSync（非公平）和FairSync（公平）。而RL实现锁机制就是建立在 Sync的基础之上的。

先说说NonfairSync（以nfs简称），非公平锁：

当我们使用RL.lock()获取锁，实际调用是nfs的lock方法

final void lock() {
    if (compareAndSetState(0, 1))
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
        acquire(1);
}

compareAndSetState就是使用CAS乐观锁来修改AQS的state值，由0 改为1，有疑问可以参考UnSafe类实现CAS乐观锁，然后将当前线程设置为锁的占有线程。acquire方法是由AQS实现的，

//尝试获取锁失败，则进入队列
public final void acquire(int arg) {
        if (!tryAcquire(arg) &&
            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))//如果在acquireQueued期间线程标记中断，那么将进入线程中断selfInterrupt。
            selfInterrupt();
    }

tryAcquire是由子类来实现的，这里也就是由nfs实现，主要是再次尝试获取锁（可重入锁），来看具体实现：

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) { //如果state为0 ， 则尝试获取锁
                if (compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            //如果锁已经被占用，但是占有者是当前线程，那么将state + 1，即重入锁，最大值为Integer.MAX_VALUE
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0) 
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;//否则返回false
        }

第二个条件 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)，EXCLUSIVE独占锁标志，两个方法都是AQS实现的：

private Node addWaiter(Node mode) {
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
        //先判断队列的尾节点是否为空，此处是一个快速尝试，失败了就继续走enq方法
        Node pred = tail;
        if (pred != null) {//尝试将尾节点设置为node，设置成功则返回
            node.prev = pred;
            if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                pred.next = node;
                return node;
            }
        }
        enq(node);//将node插入队列尾部，然后返回，也是由CAS实现，注意 enq会初始化一个空的Node（无参构造函数）作为head节点
        return node;
    }
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
        boolean failed = true;
        try {
            boolean interrupted = false;
            //进入循环
            for (;;) {
                final Node p = node.predecessor();//获取node的上一个节点p
                if (p == head && tryAcquire(arg)) {//如果p是头节点，而且当前线程拿到了锁，那么就将node设为头节点，注意这里可能会有最新来的线程和p节点所属的线程进行竞争，竞争失败则继续进入阻塞等待，当锁被释放时，又会唤醒头节点的下一个节点
                    setHead(node);
                    p.next = null; // 方便回收
                    failed = false;
                    return interrupted;
                }
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                    parkAndCheckInterrupt())  //线程会阻塞，等待释放，直到prev节点完全释放锁的时候会被唤醒，然后开始再次循环。shouldParkAfterFailedAcquire 主要是修改node的waitStatus。parkAndCheckInterrupt 主要阻塞当前线程，期间线程可能会被中断，当线程被唤醒之后，再判断是否被中断。
                    interrupted = true;
            }
        } finally {
            if (failed)
                cancelAcquire(node); //取消获得的锁
        }
    }
//因为是普通节点，所以waitStatus的初始值为0，忘了的话可以回到上面看下Node的两种构造函数
//所以这里主要由两步，第一步尝试将pred的 waitStatus 改为SIGNAL，第二次再进来就直接返回true了
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
        int ws = pred.waitStatus;
        if (ws == Node.SIGNAL)
            return true;
        if (ws > 0) {
            do {
                node.prev = pred = pred.prev;
            } while (pred.waitStatus > 0);
            pred.next = node;
        } else {
            compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
        }
        return false;
    }

成功获取锁之后才能释放锁：

//AQS实现
public final boolean release(int arg) {
        if (tryRelease(arg)) { //由子类实现，包括重入锁持有，直到所有锁全部释放
            Node h = head;
            if (h != null && h.waitStatus != 0) //如果head节点的等待状态不为0，在获取锁失败的时候，node节点会将prev的waitstatus改为SIGNAL，也就是p后面还有节点， 具体是在 shouldParkAfterFailedAcquire方法
                unparkSuccessor(h);//唤醒h的下一个节点
            return true;//完全释放锁
        }
        return false;
    }
//nfs实现：
protected final boolean tryRelease(int releases) {
            int c = getState() - releases;
            if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread()) // 判断当前线程是否是锁的持有线程
                throw new IllegalMonitorStateException();
            boolean free = false;
            if (c == 0) { //如果c == 0表示当前线程获得的重入锁已经全部释放，则修改锁的持有线程为null
                free = true;
                setExclusiveOwnerThread(null);
            }
            setState(c);//否则只是将state - 1 
            return free;
        }

从上面加锁、释放锁的步骤可以看出，不公平锁不公平的地方在于，当head节点完全释放锁的时候，这个时候最新来的线程和head节点唤醒的下一个节点会同时竞争锁。

“怎么从源码看AQS”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注创新互联网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！