怎么从源码看AQS

本篇内容介绍了"怎么从源码看AQS"的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

AQS实际上是操作以Node为元素的队列，Node包含了所属线程，先以不公平锁分析：lock时先尝试获取锁，获取失败则进入队列且被阻塞（期间可以被打断）等待，当锁被释放的时候，如果队列不为空，则唤醒头节点的下一个节点NEXT，如果此时被新线程NT拿到锁，则NEXT继续进入阻塞等待，当NT释放锁时，头节点的下一个节点还是NEXT再次被唤醒，如果此时NEXT获得锁，则将NEXT设置为头节点，这就是一个大概的流程，顺着这个思路，再来一步步看实现代码。

AQS->AbstractQueuedSynchronizer，看名字 抽象队列同步器，首先得有队列。

先来看队列节点类，Node：

static final class Node {                static final Node SHARED = new Node(); //共享模式标记        static final Node EXCLUSIVE = null;//独占模式标记                static final int CANCELLED =  1;        static final int SIGNAL    = -1;        static final int CONDITION = -2;        static final int PROPAGATE = -3;        volatile int waitStatus;//取值为 上面的4个int，初始化为0        volatile Node prev;//前一个节点        volatile Node next;//下一个节点        volatile Thread thread;        Node nextWaiter;//下一个等待节点  SHARED，EXCLUSIVE                 //如果节点在共享模式下等待，则返回true        final boolean isShared() {            return nextWaiter == SHARED;        }        //返回前一个节点        final Node predecessor() throws NullPointerException {            Node p = prev;            if (p == null)                throw new NullPointerException();            else                return p;        }        Node() {        }        //以下是Node的两种不同的使用方式        Node(Thread thread, Node mode) {              this.nextWaiter = mode;            this.thread = thread;        }        Node(Thread thread, int waitStatus) {             this.waitStatus = waitStatus;            this.thread = thread;        }    }

注意上面两种不同的节点使用方式，要构建队列那么还得有 队列的首尾表示节点，

    //队列头节点，除开初始化，只能通过setHead方法设置        private transient volatile Node head;    //队列尾节点，只能通过enq方法设置    private transient volatile Node tail;   //同步状态    private volatile int state; //初始状态为0

那么具体的实现或者用法，我们还是通过举例来说明：

ReentrantLock-可重入锁，下面以RL代表 ，以AQS代表AbstractQueuedSynchronizer。

在RL中有个静态内部类，Sync 是AbstractQueuedSynchronizer的抽象子类。在Sync的基础上继续扩展出两个实现子类 NonfairSync（非公平）和FairSync（公平）。而RL实现锁机制就是建立在 Sync的基础之上的。

先说说NonfairSync（以nfs简称），非公平锁：

当我们使用RL.lock()获取锁，实际调用是nfs的lock方法

final void lock() {    if (compareAndSetState(0, 1))        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());    else        acquire(1);}

compareAndSetState就是使用CAS乐观锁来修改AQS的state值，由0 改为1，有疑问可以参考UnSafe类实现CAS乐观锁，然后将当前线程设置为锁的占有线程。acquire方法是由AQS实现的，

//尝试获取锁失败，则进入队列public final void acquire(int arg) {        if (!tryAcquire(arg) &&            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))//如果在acquireQueued期间线程标记中断，那么将进入线程中断selfInterrupt。            selfInterrupt();    }

tryAcquire是由子类来实现的，这里也就是由nfs实现，主要是再次尝试获取锁（可重入锁），来看具体实现：

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {            final Thread current = Thread.currentThread();            int c = getState();            if (c == 0) { //如果state为0 ， 则尝试获取锁                if (compareAndSetState(0, acquires)) {                    setExclusiveOwnerThread(current);                    return true;                }            }            //如果锁已经被占用，但是占有者是当前线程，那么将state + 1，即重入锁，最大值为Integer.MAX_VALUE            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {                int nextc = c + acquires;                if (nextc < 0)                     throw new Error("Maximum lock count exceeded");                setState(nextc);                return true;            }            return false;//否则返回false        }

第二个条件 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)，EXCLUSIVE独占锁标志，两个方法都是AQS实现的：

private Node addWaiter(Node mode) {        Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);        //先判断队列的尾节点是否为空，此处是一个快速尝试，失败了就继续走enq方法        Node pred = tail;        if (pred != null) {//尝试将尾节点设置为node，设置成功则返回            node.prev = pred;            if (compareAndSetTail(pred, node)) {                pred.next = node;                return node;            }        }        enq(node);//将node插入队列尾部，然后返回，也是由CAS实现，注意 enq会初始化一个空的Node（无参构造函数）作为head节点        return node;    }final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {        boolean failed = true;        try {            boolean interrupted = false;            //进入循环            for (;;) {                final Node p = node.predecessor();//获取node的上一个节点p                if (p == head && tryAcquire(arg)) {//如果p是头节点，而且当前线程拿到了锁，那么就将node设为头节点，注意这里可能会有最新来的线程和p节点所属的线程进行竞争，竞争失败则继续进入阻塞等待，当锁被释放时，又会唤醒头节点的下一个节点                    setHead(node);                    p.next = null; // 方便回收                    failed = false;                    return interrupted;                }                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&                    parkAndCheckInterrupt())  //线程会阻塞，等待释放，直到prev节点完全释放锁的时候会被唤醒，然后开始再次循环。shouldParkAfterFailedAcquire 主要是修改node的waitStatus。parkAndCheckInterrupt 主要阻塞当前线程，期间线程可能会被中断，当线程被唤醒之后，再判断是否被中断。                    interrupted = true;            }        } finally {            if (failed)                cancelAcquire(node); //取消获得的锁        }    }//因为是普通节点，所以waitStatus的初始值为0，忘了的话可以回到上面看下Node的两种构造函数//所以这里主要由两步，第一步尝试将pred的 waitStatus 改为SIGNAL，第二次再进来就直接返回true了private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {        int ws = pred.waitStatus;        if (ws == Node.SIGNAL)            return true;        if (ws > 0) {            do {                node.prev = pred = pred.prev;            } while (pred.waitStatus > 0);            pred.next = node;        } else {            compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);        }        return false;    }

成功获取锁之后才能释放锁：

//AQS实现public final boolean release(int arg) {        if (tryRelease(arg)) { //由子类实现，包括重入锁持有，直到所有锁全部释放            Node h = head;            if (h != null && h.waitStatus != 0) //如果head节点的等待状态不为0，在获取锁失败的时候，node节点会将prev的waitstatus改为SIGNAL，也就是p后面还有节点， 具体是在 shouldParkAfterFailedAcquire方法                unparkSuccessor(h);//唤醒h的下一个节点            return true;//完全释放锁        }        return false;    }//nfs实现：protected final boolean tryRelease(int releases) {            int c = getState() - releases;            if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread()) // 判断当前线程是否是锁的持有线程                throw new IllegalMonitorStateException();            boolean free = false;            if (c == 0) { //如果c == 0表示当前线程获得的重入锁已经全部释放，则修改锁的持有线程为null                free = true;                setExclusiveOwnerThread(null);            }            setState(c);//否则只是将state - 1             return free;        }

从上面加锁、释放锁的步骤可以看出，不公平锁不公平的地方在于，当head节点完全释放锁的时候，这个时候最新来的线程和head节点唤醒的下一个节点会同时竞争锁。

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