AQS 同步隊列

1、AQS 介紹

AQS 是 AbstractQueuedSynchronizer 的縮寫，他是一個抽象同步類，為 JUC 包下的大多數(shù)同步工具提供了核心實現(xiàn)，例如 ReentrantLock 的底層就是使用同步隊列。AQS 提供一套基礎的機制來實現(xiàn)線程的同步、阻塞與喚醒、等待隊列等功能，也就是想要深入學習線程工具類，這個同步隊列就必須得掌握。

1.1、類圖關系

下面是整個 AQS 的類結(jié)構實現(xiàn)（從源碼中直接打印的圖，平常學習源碼也可以這樣打印出來觀察整個程序的運行情況，有助于理解），從圖中我們不難發(fā)現(xiàn) AQS 內(nèi)部持有兩個 Node 類型的 head 、tail 屬性，我們在什么時候會接觸到頭尾節(jié)點的定義，大家都是有經(jīng)驗的開發(fā)人員，肯定都能想到是鏈表當中。

在屬性列中我們可以看見一個 state:int 這樣的一個狀態(tài)字段，Lock 的重入特性就是根據(jù)此來實現(xiàn)的，可以表示當前線程的鎖重入次數(shù)。整個類繼承自 AbstractOwnableSynchronizer 類，自然擁有對于其父類中屬性的一些控制權，而里面的 Thraed 的線程就是表示當前持有鎖的線程，在整個鎖過程中具有很重要的地位。

1.2、節(jié)點剖析

當然鏈表只是一種組織存儲形式的一種數(shù)據(jù)結(jié)構，這里叫做 FIFO 雙向隊列，至于為什么是雙向的呢，看一下 Node 的節(jié)點定義就能明白，一個節(jié)點中含有 prev 、next 節(jié)點來快速訪問前驅(qū)和后繼節(jié)點，不就是典型的雙向形式呢。

相信大家在看到這個類字段的屬性名定義之后就能才出來其的作用，但是這里還是介紹一下主要的幾個字段含義，印證大家的猜想。

2、AQS 實現(xiàn)原理

上面我們知道了 AQS 其實就是一個雙向的隊列，如下圖的結(jié)構一樣。在線程獲取鎖失敗的情況下，會被封裝成一個 Node 節(jié)點而插入到隊列當中；當其他的線程釋放鎖之后又會從隊列中喚醒一個節(jié)點去爭搶鎖。

2.1、隊列初始化

通過源碼我們可以發(fā)現(xiàn)，在 AQS 進行初始化的時候的并沒有對 head 、tail 進行初始化，而這兩個節(jié)點是控制整個隊列的，也就是說一開始整個隊列處于 null 狀態(tài)。

protected AbstractQueuedSynchronizer() {}

當?shù)谝粋€線程爭搶鎖失敗之后會封裝成 Node 進入到同步隊列當中，這個時候就會進行判斷，如果當前隊列為空就會進行初始化（未進行初始化），初始化完成之后就將當前線程節(jié)點接在隊列的尾部。

private final void initializeSyncQueue() {
    Node h;
    if (HEAD.compareAndSet(this, (Void)null, h = new Node())) {
        this.tail = h;
    }
}

2.2、追加節(jié)點

追加節(jié)點的操作就是簡單的鏈表尾部添加節(jié)點的過程了，這里就不做過多的贅述。這里來看看前面初始化時會添加一個額外的節(jié)點在隊列中，其實這個節(jié)點就是代表當前已經(jīng)獲取了鎖的線程，至于為什么這么設置，大家往后看就明白了。

3、AQS 喚醒動作

在進行線程喚醒的過程中，會優(yōu)先喚醒當前持有鎖線程的下一個節(jié)點線程。

• head 指針指向下一個節(jié)點；
• 原來頭結(jié)點的 next 指向 null；
• 當前頭結(jié)點的 prev 指向 null；
• 當前頭結(jié)點的 thread 指向 null。

這樣就完成線程的喚醒操作了，但是這樣來講其實是不完美的，因為 AQS 只是一個抽象的統(tǒng)一工具，本身并沒有對業(yè)務進行規(guī)范，還是要結(jié)合具體的實現(xiàn)類，例如 ReentrantLock 、CountDownLatch 、CyclicBarrier 這些的執(zhí)行過程來進行分析。

到此這篇關于Java中的AQS同步隊列的文章就介紹到這了,更多相關java AQS同步隊列內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評論