并发专题
- 深入解析JVM-类加载机制
- 深入解析JVM-Java对象头组成
- 深入JVM内置锁 synchronized 底层
- 深入理解JMM-Java内存模型
- 深入理解JMM-volatile原理分析
- 并发编程-深入解析CAS
- 并发编程-深入AQS原理
什么是AQS
- AQS全称为AbstractQueuedSynchronizer 是一个抽象同步队列，它提供了一个FIFO队列
- AQS是一个依赖状态(state)的同步器，定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架
- 常见的有ReentrantLock、CountDownLatch
- AQS使用一个Volatile的int类型的成员变量来表示同步状态，通过内置的FIFO队列来完成资源获取的排队工作，通过CAS完成对State值的修改
AQS特性
- 阻塞等待队列
- 共享/独占
- 公平/非公平
- 可重入
- 允许中断
AQS数据结构
字段属性含义
| 属性值 | 含义 |
|---|---|
| waitStatus | 当前节点在队列中的状态 |
| thread | 表示处于该节点的线程 |
| prev | 前驱指针 |
| predecessor | 返回前驱节点，没有的话抛出npe |
| nextWaiter | 指向下一个处于CONDITION状态的节点 |
| next | 后继指针 |
资源共享方式
| 共享方式 | 说明 |
|---|---|
| Exclusive | 线程以独占的方式等待锁，只有一个线程能执行，如ReentrantLock |
| Share | 线程以共享的模式等待锁，多个线程可以同时执行，如Semaphore/CountDownLatch |
独占模型
共享模型
队列类型
- 同步等待队列
- 条件等待队列
同步等待队列
- 是一种基于双向链表数据结构的队列，是FIFO先入先出线程
等待队列 - 当前线程如果获取同步状态失败时，AQS则会将当前线程已经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），使其再次尝试获取同步状态
- 通过signal或signalAll将条件队列中的节点转移到同步队列。（由条件队列转化为同步队列）
条件等待队列
- Condition是一个多线程间协调通信的工具类
- 使得某些线程一起等待某个条件（Condition）,只有当该条件具备时，这些等待线程才会被唤醒，从而重新争夺锁
- AQS中条件队列是使用单向列表保存的，用nextWaiter来连接
Condition接口
- 调用Condition#await方法会释放当前持有的锁，然后阻塞当前线程，同时向Condition队列尾部添加一个节点，所以调用Condition#await方法的时候必须持有锁
- 调用Condition#signal方法会将Condition队列的首节点移动到阻塞队列尾部，然后唤醒因调用Condition#await方法而阻塞的线程(唤醒之后这个线程就可以去竞争锁了)
- 调用Condition#signal方法的时候必须持有锁，持有锁的线程唤醒被因调用Condition#await方法而阻塞的线程
同步状态State
- AQS中维护了一个名为state的字段，意为同步状态，是由Volatile修饰的，用于展示当前临界资源的获锁情况
- State三种访问方式：getState()、setState()、compareAndSetState()
java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer
private volatile int state;
| 方法名 | 描述 |
|---|---|
| protected final int getState() | 获取State的值 |
| protected final void setState(int newState) | 设置State的值 |
| protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) | 使用CAS方式更新State |
核心方法
| 方法名称 | 描述 |
|---|---|
| protected boolean isHeldExclusively() | 该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它 |
| protected boolean tryAcquire(int arg) | 【独占方式】。arg为获取锁的次数，尝试获取资源，成功则返回True，失败则返回False。 |
| protected boolean tryRelease(int arg) | 【独占方式】。arg为释放锁的次数，尝试释放资源，成功则返回True，失败则返回False。 |
| protected int tryAcquireShared(int arg) | 【共享方式】。arg为获取锁的次数，尝试获取资源。负数表示失败；0表示成功，但没有剩余可用资源；正数表示成功，且有剩余资源。 |
| protected boolean tryReleaseShared(int arg) | 【共享方式】。arg为释放锁的次数，尝试释放资源，如果释放后允许唤醒后续等待结点返回True，否则返回False。 |
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