資訊專(zhuān)欄INFORMATION COLUMN
摘要：二什么是同步隊(duì)列同步隊(duì)列一個(gè)雙向隊(duì)列，隊(duì)列中每個(gè)節(jié)點(diǎn)等待前驅(qū)節(jié)點(diǎn)釋放共享狀態(tài)鎖被喚醒就可以了。三入列操作如上圖了解了同步隊(duì)列的結(jié)構(gòu)，我們?cè)诜治銎淙肓胁僮髟诤?jiǎn)單不過(guò)。
一、寫(xiě)在前面
在上篇我們聊到AQS的原理，具體參見(jiàn)《J.U.C|AQS原理》。
這篇我們來(lái)給大家聊聊AQS中核心同步隊(duì)列（CLH）。
二、什么是同步隊(duì)列（CLH）同步隊(duì)列
一個(gè)FIFO雙向隊(duì)列，隊(duì)列中每個(gè)節(jié)點(diǎn)等待前驅(qū)節(jié)點(diǎn)釋放共享狀態(tài)（鎖）被喚醒就可以了。
AQS如何使用它？
AQS依賴(lài)它來(lái)完成同步狀態(tài)的管理，當(dāng)前線(xiàn)程如果獲取同步狀態(tài)失敗時(shí)，AQS則會(huì)將當(dāng)前線(xiàn)程已經(jīng)等待狀態(tài)等信息構(gòu)造成一個(gè)節(jié)點(diǎn)（Node）并將其加入到CLH同步隊(duì)列，同時(shí)會(huì)阻塞當(dāng)前線(xiàn)程，當(dāng)同步狀態(tài)釋放時(shí)，會(huì)把首節(jié)點(diǎn)喚醒（公平鎖），使其再次嘗試獲取同步狀態(tài)。
Node節(jié)點(diǎn)面貌？
static final class Node {
// 節(jié)點(diǎn)分為兩種模式： 共享式和獨(dú)占式
/** 共享式 */
static final Node SHARED = new Node();
/** 獨(dú)占式 */
static final Node EXCLUSIVE = null;
/** 等待線(xiàn)程超時(shí)或者被中斷、需要從同步隊(duì)列中取消等待（也就是放棄資源的競(jìng)爭(zhēng)），此狀態(tài)不會(huì)在改變 */
static final int CANCELLED = 1;
/** 后繼節(jié)點(diǎn)會(huì)處于等待狀態(tài)，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)線(xiàn)程如果釋放同步狀態(tài)或者被取消則會(huì)通知后繼節(jié)點(diǎn)線(xiàn)程，使后繼節(jié)點(diǎn)線(xiàn)程的得以運(yùn)行 */
static final int SIGNAL = -1;
/** 節(jié)點(diǎn)在等待隊(duì)列中，線(xiàn)程在等待在Condition 上，其他線(xiàn)程對(duì)Condition調(diào)用singnal()方法后，該節(jié)點(diǎn)加入到同步隊(duì)列中。 */
static final int CONDITION = -2;
/**
* 表示下一次共享式獲取同步狀態(tài)的時(shí)會(huì)被無(wú)條件的傳播下去。
*/
static final int PROPAGATE = -3;
/**等待狀態(tài)*/
volatile int waitStatus;
/**前驅(qū)節(jié)點(diǎn) */
volatile Node prev;
/**后繼節(jié)點(diǎn)*/
volatile Node next;
/**獲取同步狀態(tài)的線(xiàn)程 */
volatile Thread thread;
/**鏈接下一個(gè)等待狀態(tài) */
Node nextWaiter;
// 下面一些方法就不貼了
}
CLH同步隊(duì)列的結(jié)構(gòu)圖
這里是基于CAS（保證線(xiàn)程的安全）來(lái)設(shè)置尾節(jié)點(diǎn)的。
如上圖了解了同步隊(duì)列的結(jié)構(gòu)， 我們?cè)诜治銎淙肓胁僮髟诤?jiǎn)單不過(guò)。無(wú)非就是將tail（使用CAS保證原子操作）指向新節(jié)點(diǎn)，新節(jié)點(diǎn)的prev指向隊(duì)列中最后一節(jié)點(diǎn)（舊的tail節(jié)點(diǎn)），原隊(duì)列中最后一節(jié)點(diǎn)的next節(jié)點(diǎn)指向新節(jié)點(diǎn)以此來(lái)建立聯(lián)系，來(lái)張圖幫助大家理解。
源碼
源碼我們可以通過(guò)AQS中的以下兩個(gè)方法來(lái)了解下
addWaiter方法
private Node addWaiter(Node mode) {
// 以給定的模式來(lái)構(gòu)建節(jié)點(diǎn)， mode有兩種模式
// 共享式SHARED， 獨(dú)占式EXCLUSIVE;
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
// 嘗試快速將該節(jié)點(diǎn)加入到隊(duì)列的尾部
Node pred = tail;
if (pred != null) {
node.prev = pred;
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
pred.next = node;
return node;
}
}
// 如果快速加入失敗，則通過(guò) anq方式入列
enq(node);
return node;
}
先通過(guò)addWaiter(Node node)方法嘗試快速將該節(jié)點(diǎn)設(shè)置尾成尾節(jié)點(diǎn)，設(shè)置失敗走enq(final Node node)方法
enq
private Node enq(final Node node) {
// CAS自旋，直到加入隊(duì)尾成功
for (;;) {
Node t = tail;
if (t == null) { // 如果隊(duì)列為空，則必須先初始化CLH隊(duì)列，新建一個(gè)空節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)作為Hader節(jié)點(diǎn),并將tail 指向它
if (compareAndSetHead(new Node()))
tail = head;
} else {// 正常流程，加入隊(duì)列尾部
node.prev = t;
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t;
}
}
}
}
通過(guò)“自旋”也就是死循環(huán)的方式來(lái)保證該節(jié)點(diǎn)能順利的加入到隊(duì)列尾部，只有加入成功才會(huì)退出循環(huán)，否則會(huì)一直循序直到成功。
上述兩個(gè)方法都是通過(guò)compareAndSetHead(new Node())方法來(lái)設(shè)置尾節(jié)點(diǎn)，以保證節(jié)點(diǎn)的添加的原子性（保證節(jié)點(diǎn)的添加的線(xiàn)程安全。）
四、出列操作同步隊(duì)列（CLH）遵循FIFO，首節(jié)點(diǎn)是獲取同步狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)，首節(jié)點(diǎn)的線(xiàn)程釋放同步狀態(tài)后，將會(huì)喚醒它的后繼節(jié)點(diǎn)（next），而后繼節(jié)點(diǎn)將會(huì)在獲取同步狀態(tài)成功時(shí)將自己設(shè)置為首節(jié)點(diǎn)，這個(gè)過(guò)程非常簡(jiǎn)單。如下圖
設(shè)置首節(jié)點(diǎn)是通過(guò)獲取同步狀態(tài)成功的線(xiàn)程來(lái)完成的（獲取同步狀態(tài)是通過(guò)CAS來(lái)完成），只能有一個(gè)線(xiàn)程能夠獲取到同步狀態(tài)，因此設(shè)置頭節(jié)點(diǎn)的操作并不需要CAS來(lái)保證，只需要將首節(jié)點(diǎn)設(shè)置為其原首節(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)并斷開(kāi)原首節(jié)點(diǎn)的next（等待GC回收）應(yīng)用即可。
五、總結(jié)聊完后我們來(lái)總一下，同步隊(duì)列就是一個(gè)FIFO雙向?qū)﹃?duì)列，其每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含獲取同步狀態(tài)失敗的線(xiàn)程應(yīng)用、等待狀態(tài)、前驅(qū)節(jié)點(diǎn)、后繼節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)的屬性類(lèi)型以及名稱(chēng)描述。
其入列操作也就是利用CAS(保證線(xiàn)程安全)來(lái)設(shè)置尾節(jié)點(diǎn)，出列就很簡(jiǎn)單了直接將head指向新頭節(jié)點(diǎn)并斷開(kāi)老頭節(jié)點(diǎn)聯(lián)系就可以了。
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