AQS详解

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AQS - AbstractQueuedSynchronizer，抽象队列同步器，构建锁和其他同步组件的基础框架。提供了共享锁和排它锁。

AQS常见的实现类：

  • ReentrantLock 阻塞式锁
  • Semaphore 信号量
  • CountDownLatch 倒计时锁

其中：ReentrantLock使用了排它锁，而Semaphore和CountDownLatch使用的是共享锁

AQS工作原理

在AQS中有个volatile变量state（保证可见性），0表示无锁，1表示有锁。

一个线程获取锁资源时，判断state是否为0，若是把0改为1（这里使用CAS操作保证原子性），表示持有锁，其他的线程由于抢不到锁进入阻塞队列（双向链表，有头指针和尾指针）。拿到锁的线程执行结束后，会把state改为0并唤醒队列的head元素

  • AQS中使用CAS操作state保证原子性
  • 既可以实现公平锁也可以实现非公平锁
    • 新的线程与队列中的线程共同争抢资源，是非公平锁
    • 新的线程必须先加入队列等待，只允许队列的head元素获得锁，是公平锁
AQS源码分析

AQS的成员变量如下：

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private transient volatile Node head;			// 阻塞队列的头，它是懒加载的

private transient volatile Node tail;			// 阻塞队列的尾，在初始化之后，它只通过casTail修改

private volatile int state;						// state变量，同步状态，代表锁是否被持有

Node节点

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abstract static class Node {
    volatile Node prev;       // initially attached via casTail
    volatile Node next;       // visibly nonnull when signallable
    Thread waiter;            // visibly nonnull when enqueued
    volatile int status;      // written by owner, atomic bit ops by others

    // methods for atomic operations
    final boolean casPrev(Node c, Node v) {  // for cleanQueue
        return U.weakCompareAndSetReference(this, PREV, c, v);
    }
    final boolean casNext(Node c, Node v) {  // for cleanQueue
        return U.weakCompareAndSetReference(this, NEXT, c, v);
    }
    final int getAndUnsetStatus(int v) {     // for signalling
        return U.getAndBitwiseAndInt(this, STATUS, ~v);
    }
    final void setPrevRelaxed(Node p) {      // for off-queue assignment
        U.putReference(this, PREV, p);
    }
    final void setStatusRelaxed(int s) {     // for off-queue assignment
        U.putInt(this, STATUS, s);
    }
    final void clearStatus() {               // for reducing unneeded signals
        U.putIntOpaque(this, STATUS, 0);
    }

    private static final long STATUS
        = U.objectFieldOffset(Node.class, "status");
    private static final long NEXT
        = U.objectFieldOffset(Node.class, "next");
    private static final long PREV
        = U.objectFieldOffset(Node.class, "prev");
}