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AQS 的基础方法

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AQS 的基础方法

AQS 到底是什么东西

AQS 解决的是申请锁和进程间通信的问题。在 AQS 出现之前,锁只能用 sychronized , 进程间通信只能使用 Object#wait/waitAll 和 Object#notify/notifyAll 来进行线程之间通信问题。wait/notify 的缺点是等待的线程需要进入阻塞状态,再 IO 任务的场景下,这种需要阻塞线程的方式效率是不高的。自旋的方式可以提供这种效率。

如果有一个基础的类。在它的基础上我们可以实现公平锁、非公平锁、可重入锁、不可重入锁、独享锁、共享锁等等这些具体锁场景。

那这个类是不是非常的棒。这个基础类就是 AbstractQueueSychronizer 。它是各种同步器的基础类。它的核心是增强的 CLH 队列。它实现的功能有:

    等等队列的管理。条件队列的管理。

四个重要的知识点:

    双向队列state 和 waitState。LockSupport.park() 和 unpark() 方法。CAS 的应用。

四个重要的方法:

    tryAcquire(): 独占锁的申请。release(): 独占锁的释放。tryAcquireShared(): 共享锁的申请。releaseShared(): 共享锁的释放。

各个同步器实现了不同的 state 状态管理而实现的。先看一下有那些同步器。

    ReentrantLock 可重入的同步器。ReentrantReadWriteLock 可重入的读写同步器。CountdownLatch 倒计时同步器。Semaphore 信号量同步器。CyclicBarrier 栅栏同步器。StampedLock 时间戳同步器。

先来看看加锁(aquire 函数的执行过程)的过程:


其中 tryAcquire 是由 AQS 的实现类来实现。不同的同步器就是通过实现不同的 tryAcquire 的实现类来实现不同的同步效果。

总体上的思路其实挺简单的,如果能获得锁,那就继续执行业务逻辑代码,否则线程进入等待队列,并修改前取节点的 waitState 为 -1 告诉前驱节点,前驱大哥,小弟还排在您的后面,如果你释放锁的时候,你也记得把我也唤醒了啊。

再来看看释放锁(release 函数的执行过程)的过程:

在释放锁的过程中,由于线程已经申请到了锁,所以没有 CAS 的操作。在 tryRelease 函数是一个需要 AQS 实现类来写逻辑的这么个函数,它里面实现了对 state 的修改。修改了 state 主要目的就是为了告诉其他线程,老子已经释放了锁,你们可以申请了。

不可打断是什么意思呢?这个要看 AQS 的 aquire 方法。在执行 if 里面的各种函数的时候,线程不会处理 interrept 的信号,只是先记录下来,如果 acquireQueued 函数返回 true ,则会执行 selfInterrupt 函数来处理打断信号。

    public final void acquire(int arg) {
        if (!tryAcquire(arg) &&
            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
            selfInterrupt();
    }

那不可打断又在说什么呢?请看下面的函数。下面的函数是另外一种 acquire 里面调用了 doAcquireInterruptibly 函数,它里面只有有打断信号来就处理打断请求。

    public final void acquireInterruptibly(int arg)
            throws InterruptedException {
        if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();
        if (!tryAcquire(arg))
            doAcquireInterruptibly(arg);
    }

综上所述,在 AQS 中,JDK 做好实现了“锁自治”的基本数据结构和算法。只有实现对 state 的修改规则,就能实现不能种类的锁。下面来讲讲各种锁的实现。

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