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5分鐘 入門(mén)AQS

darcrand / 1971人閱讀

摘要：同樣的線程，線程，線程也阻塞掛起加入隊(duì)列中。至此在時(shí)刻的隊(duì)列如圖時(shí)刻線程執(zhí)行完畢，調(diào)用方法釋放鎖并從隊(duì)列中取出哨兵節(jié)點(diǎn)的下一節(jié)點(diǎn)，也就是此刻的線程，并喚醒該線程。線程再次嘗試獲取鎖，如果鎖獲取成功將繼續(xù)執(zhí)行線程代碼。

AQS 全稱(chēng)：AbstractQueuedSynchronizer，它是JUC并發(fā)工具包中 ReentrantLock 、CountDownLatch、CyclicBarrier等這些類(lèi)的底層實(shí)現(xiàn)。此篇我們主要通過(guò)ReentrantLock的使用來(lái)大體了解AQS底層代碼設(shè)計(jì)原理，不對(duì)源碼詳細(xì)贅述。只要對(duì)整體的設(shè)計(jì)方向有清晰了解，再去追蹤源碼便不是什么難事。閱讀本篇之前，需要大家對(duì)ReentrantLock 的API有一定了解。

ReentrantLock的lock、await方法底層邏輯

在使用ReentrantLock進(jìn)行代碼塊同步，一般都會(huì)有如下寫(xiě)法：

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
Condition condition = lock.newCondition();

try{
    lock.lock();
    //.....
    condition.await();
    
 }finally{
    lock.unlock();
 }

假設(shè) T1 時(shí)刻有10個(gè)線程調(diào)用同一個(gè)ReentrantLock實(shí)例的lock()方法， 線程1 先獲取鎖成功，緊接著線程2 調(diào)用lock()方法，發(fā)現(xiàn)獲取鎖失?。ㄍㄟ^(guò)CAS操作對(duì)狀態(tài)位進(jìn)行標(biāo)記），則線程2被封裝成Node節(jié)點(diǎn)放入AQS雙向隊(duì)列中，并調(diào)用LockSupport.park()阻塞掛起。同樣的線程3，線程4，...線程10 也阻塞掛起加入隊(duì)列中。至此在t1時(shí)刻 AQS的隊(duì)列如圖1-1：

T4 時(shí)刻線程1執(zhí)行完畢，調(diào)用unlock()方法釋放鎖并從AQS隊(duì)列中取出哨兵節(jié)點(diǎn)的下一節(jié)點(diǎn)，也就是此刻的線程2，并喚醒該線程。線程2再次嘗試獲取鎖，如果鎖獲取成功將繼續(xù)執(zhí)行線程2代碼。如果失敗會(huì)被再次封裝成Node節(jié)點(diǎn)放入AQS隊(duì)列中去?？吹竭@里大家可能會(huì)有疑問(wèn)：為什么線程1的鎖釋放完后喚醒的是線程2，而不是線程3 或者線程 4 呢？這里是因?yàn)楣芥i與非公平鎖的原因，如果采用了公平鎖那么將按照先進(jìn)先出的原則讓線程去搶占鎖，而非公平鎖沒(méi)有先后順序的限制。對(duì)于ReentrantLock可以通過(guò)構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行指定，默認(rèn)它采用的是非公平鎖。

Lock 與 Condition結(jié)合使用又是什么樣的原理呢？

我們緊接著上面的分析，線程T1時(shí)刻獲取鎖成功后，在T2時(shí)刻調(diào)用了condition.await()方法時(shí)會(huì)發(fā)生以下4件事情：

釋放鎖（通過(guò)CAS操作對(duì)狀態(tài)為進(jìn)行標(biāo)記）

阻塞掛起線程1

線程1封裝成Node節(jié)點(diǎn)放入條件隊(duì)列中（注意：此處條件隊(duì)列和AQS隊(duì)列不是一回事）

喚醒AQS隊(duì)列中阻塞掛起的線程

當(dāng)其他線程調(diào)用condition.signal() 或者 condition.sigalAll() 方法時(shí)，會(huì)將條件隊(duì)列的一個(gè)或者全部Node節(jié)點(diǎn)移到AQS隊(duì)列中。
一個(gè)鎖對(duì)應(yīng)一個(gè)AQS隊(duì)列、多個(gè)condition、多個(gè)條件隊(duì)列，條件隊(duì)列的個(gè)數(shù)是跟隨Condition走的。我們通過(guò)1-2圖來(lái)更直觀認(rèn)識(shí) Lock、Condition、AQS隊(duì)列、條件隊(duì)列之間的關(guān)系。

至此ReentrantLock底層使用AQS來(lái)實(shí)現(xiàn)線程同步的設(shè)計(jì)已講解完畢，趕緊擼源碼去吧?。?！

清山綠水始于塵，博學(xué)多識(shí)貴于勤。
我有酒，你有故事嗎？
公眾號(hào)：「Java錦囊」。
歡迎一起談天說(shuō)地，聊Java。
書(shū)寫(xiě)技術(shù)文章是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，所以我不能保證每句話、每行代碼都是對(duì)的，但至少能保證不復(fù)制、不粘貼，每篇文章都是自己對(duì)技術(shù)的認(rèn)識(shí)、細(xì)心斟酌總結(jié)出來(lái)的。喬布斯說(shuō)：我們?cè)谶@個(gè)星球上的時(shí)間都很短，很少有機(jī)會(huì)去做幾件真正偉大的事情，同時(shí)要做得好，我必須要趁我還年輕的時(shí)候完成這些事。
其實(shí)我想說(shuō)的是，我是一枚程序員，我只想在有限的時(shí)間內(nèi)盡可能去沉淀我這一生中所能沉淀下來(lái)的東西。

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