AQS 同步隊(duì)列

1、AQS 介紹

AQS 是 AbstractQueuedSynchronizer 的縮寫(xiě)，他是一個(gè)抽象同步類(lèi)，為 JUC 包下的大多數(shù)同步工具提供了核心實(shí)現(xiàn)，例如 ReentrantLock 的底層就是使用同步隊(duì)列。AQS 提供一套基礎(chǔ)的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)線程的同步、阻塞與喚醒、等待隊(duì)列等功能，也就是想要深入學(xué)習(xí)線程工具類(lèi)，這個(gè)同步隊(duì)列就必須得掌握。

1.1、類(lèi)圖關(guān)系

下面是整個(gè) AQS 的類(lèi)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)（從源碼中直接打印的圖，平常學(xué)習(xí)源碼也可以這樣打印出來(lái)觀察整個(gè)程序的運(yùn)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(gè) Node 類(lèi)型的 head 、tail 屬性，我們?cè)谑裁磿r(shí)候會(huì)接觸到頭尾節(jié)點(diǎn)的定義，大家都是有經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)人員，肯定都能想到是鏈表當(dāng)中。

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

1.2、節(jié)點(diǎn)剖析

當(dāng)然鏈表只是一種組織存儲(chǔ)形式的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這里叫做 FIFO 雙向隊(duì)列，至于為什么是雙向的呢，看一下 Node 的節(jié)點(diǎn)定義就能明白，一個(gè)節(jié)點(diǎn)中含有 prev 、next 節(jié)點(diǎn)來(lái)快速訪問(wèn)前驅(qū)和后繼節(jié)點(diǎn)，不就是典型的雙向形式呢。

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

2、AQS 實(shí)現(xiàn)原理

上面我們知道了 AQS 其實(shí)就是一個(gè)雙向的隊(duì)列，如下圖的結(jié)構(gòu)一樣。在線程獲取鎖失敗的情況下，會(huì)被封裝成一個(gè) Node 節(jié)點(diǎn)而插入到隊(duì)列當(dāng)中；當(dāng)其他的線程釋放鎖之后又會(huì)從隊(duì)列中喚醒一個(gè)節(jié)點(diǎn)去爭(zhēng)搶鎖。

2.1、隊(duì)列初始化

通過(guò)源碼我們可以發(fā)現(xiàn)，在 AQS 進(jìn)行初始化的時(shí)候的并沒(méi)有對(duì) head 、tail 進(jìn)行初始化，而這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是控制整個(gè)隊(duì)列的，也就是說(shuō)一開(kāi)始整個(gè)隊(duì)列處于 null 狀態(tài)。

protected AbstractQueuedSynchronizer() {}

當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線程爭(zhēng)搶鎖失敗之后會(huì)封裝成 Node 進(jìn)入到同步隊(duì)列當(dāng)中，這個(gè)時(shí)候就會(huì)進(jìn)行判斷，如果當(dāng)前隊(duì)列為空就會(huì)進(jìn)行初始化（未進(jìn)行初始化），初始化完成之后就將當(dāng)前線程節(jié)點(diǎn)接在隊(duì)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(diǎn)

追加節(jié)點(diǎn)的操作就是簡(jiǎn)單的鏈表尾部添加節(jié)點(diǎn)的過(guò)程了，這里就不做過(guò)多的贅述。這里來(lái)看看前面初始化時(shí)會(huì)添加一個(gè)額外的節(jié)點(diǎn)在隊(duì)列中，其實(shí)這個(gè)節(jié)點(diǎn)就是代表當(dāng)前已經(jīng)獲取了鎖的線程，至于為什么這么設(shè)置，大家往后看就明白了。

3、AQS 喚醒動(dòng)作

在進(jìn)行線程喚醒的過(guò)程中，會(huì)優(yōu)先喚醒當(dāng)前持有鎖線程的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)線程。

• head 指針指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)；
• 原來(lái)頭結(jié)點(diǎn)的 next 指向 null；
• 當(dāng)前頭結(jié)點(diǎn)的 prev 指向 null；
• 當(dāng)前頭結(jié)點(diǎn)的 thread 指向 null。

這樣就完成線程的喚醒操作了，但是這樣來(lái)講其實(shí)是不完美的，因?yàn)?AQS 只是一個(gè)抽象的統(tǒng)一工具，本身并沒(méi)有對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行規(guī)范，還是要結(jié)合具體的實(shí)現(xiàn)類(lèi)，例如 ReentrantLock 、CountDownLatch 、CyclicBarrier 這些的執(zhí)行過(guò)程來(lái)進(jìn)行分析。

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

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