并发编程学习笔记（二十四、AQS总结）

并发编程学习笔记（二十四、AQS总结）
目录：
- AQS整体介绍
- AQS类图
- AQS实现
AQS总结：

AQS及其实现类已经学完了，今天我就来按照自己的理解简单的总结下AQS。

首先AQS全称为AbstractQueuedSynchronize，从含义上可以看出它是队列同步器，是用于构建锁或其它同步组件的基础框架。

AQS整体介绍：

AQS这个基础框架提供了共享锁、排它锁的实现，并且这两种锁都具有获取锁和释放锁两种功能；以及AQS中比较重要的ConditionObject、Node。

1、共享锁：
- 获取锁：java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer#acquireShared
- 释放锁：java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer#releaseShared
2、排它锁：
- 获取锁：java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer#acquire
- 释放锁：java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer#release
3、ConditionObject（java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject）：条件锁的实现类，类似于Object中wait、notify。

4、Node：实现AQS的基础数据结构，基于链表实现。

AQS类图：

1、AQS直接实现类：

AQS默认的直接实现类有三个，分别是ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch，这三个实现类都是通过内部类Sync来实现AQS的。

其中ReentrantLock、Semaphore实现了公平锁和非公平锁。

2、间接实现类：

从图中可以看出AQS间接实现类都是基于ReentrantLock和Condition实现的，其中Condition的默认实现就是AQS中的ConditionObject。

AQS实现：

AQS基于双向链表实现，内部获取锁、释放锁采用模板模式，具体的获取释放逻辑交给子类实现，极大的增加了框架的灵活度。

1、双向链表：
```
 1 public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
 2     extends AbstractOwnableSynchronizer
 3     implements java.io.Serializable {
 4     
 5     /**
 6      * 队列节点数据类
 7      */
 8     static final class Node {
 9         /** 前驱节点 */
10         volatile Node prev;
11         /** 后继节点 */
12         volatile Node next;
13         /** 下一个等待节点，condition模式下使用 */
14         Node nextWaiter;
15     }
16 
17     /** 头结点 */
18     private transient volatile Node head;
19     /** 尾结点 */
20     private transient volatile Node tail;
21 
22 }
```
2、模板模式：
```
 1 public final void acquire(int arg) {
 2     if (!tryAcquire(arg) &&
 3         acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
 4         selfInterrupt();
 5 }
 6 
 7 protected boolean tryAcquire(int arg) {
 8     throw new UnsupportedOperationException();
 9 }
10 
11 public final boolean release(int arg) {
12     if (tryRelease(arg)) {
13         Node h = head;
14         if (h != null && h.waitStatus != 0)
15             unparkSuccessor(h);
16         return true;
17     }
18     return false;
19 }
20 
21 protected boolean tryRelease(int arg) {
22     throw new UnsupportedOperationException();
23 }
```
可以看出排它锁的获取锁、释放锁的获取释放逻辑都抛出了异常，它会交给子类实现；共享锁也是如此，这里不再赘述。

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因为之前章节已经详述过具体实现逻辑了，这里就不再细说，我直接总结下流程：

1、排它锁：
- 获取锁：java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer#acquire
  - 获取成功：直接结束acquire方法，去执行线程内部逻辑。
  - 获取失败：
    
    通过addWaiter方法入队，以CAS的方式进入队尾。
    
    CAS成功，直接入队尾。
    
    CAS失败，通过自旋的方式一直CAS直到入队成功。
    
    入队后addWaiter返回入队节点Node，并执行acquireQueued函数。
    
    若传入acquireQueued函数的Node的前驱节点为头节点就会尝试获取锁，获取成功后返回中断标识。
    
    若非上述情况，Node的前驱节点不为头节点或获取锁失败了，就会调用shouldParkAfterFailedAcquire与parkAndCheckInterrupt来维护中断标识。
    
    shouldParkAfterFailedAcquire：检查并更新已经取消了的线程，如果线程需要被阻塞则返回true，否则返回false。
- 释放锁：java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer#release
  - 释放成功：
    
    头节点状态为0，方法直接返回true。
    
    头节点状态不为0，调用unparkSuccessor方法，改方法用于唤醒头节点的后继节点，并且还会清理已取消的线程。
    
    从函数可以看出释放锁，只会释放头节点的，因为队列也是先进先出的嘛。
- - 释放失败：方法返回false。
2、共享锁：可参考https://www.cnblogs.com/bzfsdr/p/13141361.html中的共享锁和独占锁在源码上有何区别。

3、ConditionObject：最核心的逻辑就是等待用LockSupport.park()，唤醒用LockSupport.unpark()；然后就是条件队列用的是nextWaiter字段，同步队列是用prev、next记住这点就好了，其它的大同小异，当然有些特殊的处理逻辑还需要你自己取琢磨。
- 线程等待：java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject#await()。
  - 若线程已经中断，则抛出InterruptedException（响应中断标识）。
  - 将当前线程加入到条件队列中（设置Node节点的nextWaiter属性）。
  - 释放锁，调用release()方法成功后则释放，否则抛出非法的锁状态异常（因为进await()方法时并没有判断当前线程是否持有这把锁）。
  - 当当前线程为条件队列时，调用LockSupport.park()锁住ConditionObject对象，会在调用signal时是否锁，并往后执行。
  - 之后就是一些异常流程的处理。
- 线程唤醒：java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject#signal()。
  - 判断当前线程是否持有锁，若未持有则抛出IllegalMonitorStateException。
  - 将条件队列上所有节点清空（断开nextWaiter），并自旋的加入条件队列后执行LockSupport.unpark()解锁。
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原文地址：https://www.cnblogs.com/bzfsdr/p/13245800.html

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