高并发编程-AQS深入解析
要点解说
AbstractQueuedSynchronizer简称AQS,它是java.util.concurrent包下CountDownLatch/FutureTask/ReentrantLock/RenntrantReadWriteLock/Semaphore实现的基础,所以深入理解AQS非常有必要。
AQS通过内部实现的FIFO等待队列来完成资源获取线程的等待工作,如果当前线程获取资源失败,AQS则会将当前线程以及等待状态等信息构造成一个Node结构的节点,并将其加入等待队列中,同时会阻塞当前线程;当其它获取到资源的线程释放持有的资源时,则会把等待队列节点中的线程唤醒,使其再次尝试获取对应资源。
源码解析
AbstractQueuedSynchronizer源码比较长,这里只分析主要的功能代码。首先,先看一下它内部定义的Node类的代码。
static final class Node {
//声明共享模式下的等待节点
static final Node SHARED = new Node();
//声明独占模式下的等待节点
static final Node EXCLUSIVE = null;
//waitStatus的一常量值,表示线程已取消
static final int CANCELLED = 1;
//waitStatus的一常量值,表示后继线程需要取消挂起
static final int SIGNAL = -1;
//waitStatus的一常量值,表示线程正在等待条件
static final int CONDITION = -2;
//waitStatus的一常量值,表示下一个acquireShared应无条件传播
static final int PROPAGATE = -3;
//waitStatus,其值只能为CANCELLED、SIGNAL、CONDITION、PROPAGATE或0
//初始值为0
volatile int waitStatus;
//前驱节点
volatile Node prev;
//后继节点
volatile Node next;
//当前节点的线程,在节点初始化时赋值,使用后为null
volatile Thread thread;
//下一个等待节点
Node nextWaiter;
Node() {
}
Node(Thread thread, Node mode) { // Used by addWaiter
this.nextWaiter = mode;
this.thread = thread;
}
Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
this.waitStatus = waitStatus;
this.thread = thread;
}
}
上面的Node就是等待队列里的一个节点,具体结构如下:
接着,来看一下AbstractQueuedSynchronizer的三个重要属性:
//等待队列的头结点
private transient volatile Node head;
//等待队列的尾节点
private transient volatile Node tail;
//同步状态,这个很重要
private volatile int state;
从这就可以得到同步队列的基本结构:
同时,同步器中提供了三个方法用于操作同步状态:
protected final int getState() {
return state;
}
protected final void setState(int newState) {
state = newState;
}
//使用CAS设置同步状态,确保线程安全
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
}
AbstractQueuedSynchronizer类中其它方法主要是用于插入节点、释放节点,插入节点过程如下图所示:
释放头结点过程如下图所示:
分析小结
AbstractQueuedSynchronizer实现了对资源获取与释放的基础实现,真正使用到的地方还在是各个具体的功能类中,如CountDownLatch、ReentrantLock等,后面在这些类中会具体分析。
面试考点
AQS是什么?内部实现结构了解吗?
AbstractQueuedSynchronizer简称AQS,它为实现依赖于先进先出 (FIFO) 等待队列的阻塞锁和相关同步器(信号量等)提供一个基础实现框架。内部实现结构参考上面的图示作答。
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