AQS的原理浅析

AQS的原理浅析

本文是《Java特种兵》的样章，本书即将由工业出版社出版

AQS的全称为（AbstractQueuedSynchronizer），这个类也是在java.util.concurrent.locks下面。这个类似乎很不容易看懂，因为它仅仅是提供了一系列公共的方法，让子类来调用。那么要理解意思，就得从子类下手，反过来看才容易看懂。如下图所示：





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图 5-15 AQS的子类实现

这么多类，我们看那一个？刚刚提到过锁（Lock），我们就从锁开始吧。这里就先以ReentrantLock排它锁为例开始展开讲解如何利用AQS的，然后再简单介绍读写锁的要点（读写锁本身的实现十分复杂，要完全说清楚需要大量的篇幅来说明）。郑州割包皮医院
首先来看看ReentrantLock的构造方法，它的构造方法有两个，如下图所示：



图 5-16 排它锁的构造方法
很显然，对象中有一个属性叫sync，有两种不同的实现类，默认是“NonfairSync”来实现，而另一个“FairSync”它们都是排它锁的内部类，不论用那一个都能实现排它锁，只是内部可能有点原理上的区别。先以“NonfairSync”类为例，它的lock()方法是如何实现的呢？





图 5-17 排它锁的lock方法
lock()方法先通过CAS尝试将状态从0修改为1。若直接修改成功，前提条件自然是锁的状态为0，则直接将线程的OWNER修改为当前线程，这是一种理想情况，如果并发粒度设置适当也是一种乐观情况。
若上一个动作未成功，则会间接调用了acquire(1)来继续操作，这个acquire(int)方法就是在AbstractQueuedSynchronizer当中了。这个方法表面上看起来简单，但真实情况比较难以看懂，因为第一次看这段代码可能不知道它要做什么！不急，一步一步来分解。
首先看tryAcquire(arg)这里的调用（当然传入的参数是1），在默认的“NonfairSync”实现类中，会这样来实现：




妈呀，这代码好费劲，胖哥第一回看也是觉得这样，细心看看也不是想象当中那么难：

○ 首先获取这个锁的状态，如果状态为0，则尝试设置状态为传入的参数（这里就是1），若设置成功就代表自己获取到了锁，返回true了。状态为0设置1的动作在外部就有做过一次，内部再一次做只是提升概率，而且这样的操作相对锁来讲不占开销。

○ 如果状态不是0，则判定当前线程是否为排它锁的Owner，如果是Owner则尝试将状态增加acquires（也就是增加1），如果这个状态值越界，则会抛出异常提示，若没有越界，将状态设置进去后返回true（实现了类似于偏向的功能，可重入，但是无需进一步征用）。

○ 如果状态不是0，且自身不是owner，则返回false。

回到图 5-17中对tryAcquire()的调用判定中是通过if(!tryAcquire())作为第1个条件的，如果返回true，则判定就不会成立了，自然后面的acquireQueued动作就不会再执行了，如果发生这样的情况是最理想的。

无论多么乐观，征用是必然存在的，如果征用存在则owner自然不会是自己，tryAcquire()方法会返回false，接着就会再调用方法：acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)做相关的操作。

这个方法的调用的代码更不好懂，需要从里往外看，这里的Node.EXCLUSIVE是节点的类型，看名称应该清楚是排它类型的意思。接着调用addWaiter()来增加一个排它锁类型的节点，这个addWaiter()的代码是这样写的：




图 5-19 addWaiter的代码

这里创建了一个Node的对象，将当前线程和传入的Node.EXCLUSIVE传入，也就是说Node节点理论上包含了这两项信息。代码中的tail是AQS的一个属性，刚开始的时候肯定是为null，也就是不会进入第一层if判定的区域，而直接会进入enq(node)的代码，那么直接来看看enq(node)的代码。