抽象队列同步器AQS应用Lock

本文主要是介绍抽象队列同步器AQS应用Lock，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

AQS特性

阻塞等待队列
共享/独占
公平/非公平
可重入
允许中断

锁的三大核心

自旋
lockSupport 来阻塞及唤醒
cas 算法 //比较与交换 unsafe 底层是依赖汇编指令 cmpxchg()
queue队列

AbstractQueuedSynchronizer
exclusiveOwnerThread 当前获取锁的线程是谁
aqs依赖一个整形变量state 为0 锁没被持有
队列是基于内部类Node 双向链表同步等待队列

可重入锁是state反复加1

多个线程竞争锁（公平锁）

获取当前线程
获取state 状态，如state为0 且阻塞队列中没有其他线程则获取锁
exclusiveOwnerThread 指向当前线程
如state不为0，则判断当前持有锁的线程是不是自己，是自己则加1，如果不是自己持有的继续CAS。返回false，加锁失败。
加锁失败的线程直接加入队列

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {final Thread current = Thread.currentThread();int c = getState();if (c == 0) {if (!hasQueuedPredecessors() &&compareAndSetState(0, acquires)) {setExclusiveOwnerThread(current);return true;}}else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {int nextc = c + acquires;if (nextc < 0)throw new Error("Maximum lock count exceeded");setState(nextc);return true;}return false;
}

tryAcquire(arg) 锁竞争逻辑

acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg) 线程入队逻辑
队列中的Node 除了有共享，和独占之外的属性
waitState(整型) 标识当前节点的生命状态：信号量
sinnal =-1 可被唤醒
cancelled =1 出现异常中断引起需要被废弃
condition =-2 条件等待
propagate = -3 广播状态传播
0 初始状态

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

入队操作

当线程入队时，位于head节点的线程会重新再抢一次锁
如果还没抢到锁，head节点才会把自己阻塞（此时第一轮循环把head节点置为sinnal=-1 代表可被唤醒。第二轮循环阻塞线程，并且判断线程是否有中断信号唤醒的），如果抢到锁则会直接出队列

注： head节点thread为null

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {boolean failed = true;try {boolean interrupted = false;for (;;) {final Node p = node.predecessor();if (p == head && tryAcquire(arg)) {setHead(node);p.next = null; // help GCfailed = false;return interrupted;}if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&parkAndCheckInterrupt())interrupted = true;}} finally {if (failed)cancelAcquire(node);}
}

shouldParkAfterFailedAcquire(p, node)
waitState = 0 ->-1 在持有锁的线程T0在释放锁之后，要判断head节点的waitState 是否！=0 ，如果waitState！=0 成立会再次waitState = 0 ->-1 。要想唤醒排队的第一个线程T1，T1被唤醒准备继续走循环拿锁。在非公平的情况下可能还会再次失败，此时可能T3拿到了锁！而T1会被再次阻塞，head节点会再次经历两次循环 waitState = 0 ->-1

Park阻塞线程唤醒的两种方式
中断
release()

线程被中断唤醒：抛异常
cancelAcquire(node);//标记当前节点为canceld,信号量,我们要剔除这样的节点

阻塞队列 BlockingQueue

线程通信的一个工具，在任意时刻、不管并发有多高，在单jvm上，同一时间永远只有一个线程能对队列进行出队或者入队操作
线程安全的队列

以ArrayBlockingQueue 为例

public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {if (capacity <= 0)throw new IllegalArgumentException();this.items = new Object[capacity];lock = new ReentrantLock(fair); //创建锁notEmpty = lock.newCondition(); //条件对象notFull =  lock.newCondition(); //条件对象
}public void put(E e) throws InterruptedException {checkNotNull(e);final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lockInterruptibly();     //生产者加锁try {while (count == items.length) //队列满了notFull.await();     enqueue(e);} finally {lock.unlock();}
}

//await可打开，一进方法内，
1、先判断线程是否被中断，中断则抛出异常。
2、不被中断则会入Node队列（条件等待队列）。
3、通过锁状态释放锁。
4、通知CLH队列(竞争锁时线程的队列：同步队列)消费下一个节点。
注：线程获取的条件：只有在CLH队列里等待的node节点并且该节点的前一个结点是sinal，条件队列里的线程是不可以获取锁的。
注2：当有一个线程从queue队列中消费，留出一个空时。会发送一个sinal消息给条件队列这时候条件队列会转换成CLH队列

这篇关于抽象队列同步器AQS应用Lock的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！