AQS源码探究_02 AQS简介及属性分析

1. 简介

AQS的全称是AbstractQueuedSynchronizer，它的定位是为Java中几乎所有的锁和同步器提供一个基础框架。

AQS是基于FIFO的队列实现的，并且内部维护了一个状态变量state，通过原子更新这个状态变量state即可以实现加锁解锁操作。

2. 主要内部类Node

static final class Node { // 标识一个节点是共享模式 static final Node SHARED = new Node(); // 标识一个节点是互斥模式 static final Node EXCLUSIVE = null; // 标识线程已取消（表示当前节点处于取消状态） static final int CANCELLED = 1; // 标识后继节点需要唤醒（表示当前节点需要唤醒他的后继节点） static final int SIGNAL = -1; // 标识线程等待在一个条件上 static final int CONDITION = -2; // 标识后面的共享锁需要无条件的传播（共享锁需要连续唤醒读的线程） static final int PROPAGATE = -3; // 当前节点保存的线程对应的等待状态（node状态可选值：0，SIGNAL，CANCELLED，CONDITION，PROPAGATE） // waitStatus == 0 默认状态 // waitStatus > 0 取消状态 // waitStatus == -1 表示当前node如果是head节点时，释放锁之后需要唤醒它的后继节点 volatile int waitStatus; // 前一个节点（前驱）：用于node构建 FIFO队列~ volatile Node prev; // 后一个节点（后驱）：用于node构建 FIFO队列~ volatile Node next; // 当前node节点封装的线程 volatile Thread thread; // 下一个等待在条件上的节点（Condition锁时使用） Node nextWaiter; // 是否是共享模式 final boolean isShared() { return nextWaiter == SHARED; } // 获取前一个节点 final Node predecessor() throws NullPointerException { Node p = prev; if (p == null) throw new NullPointerException(); else return p; } // 节点的构造方法 Node() { // Used to establish initial head or SHARED marker } // 节点的构造方法 Node(Thread thread, Node mode) { // Used by addWaiter // 把共享模式还是互斥模式存储到nextWaiter这个字段里面了 this.nextWaiter = mode; this.thread = thread; } // 节点的构造方法 Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition // 等待的状态，在Condition中使用 this.waitStatus = waitStatus; this.thread = thread; } }

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双链表结构，节点中保存着当前线程、前一个节点、后一个节点以及线程的状态等信息。

3. 主要属性

// 队列的头节点: 任何时刻，头结点对应的线程就是当前持锁线程~ private transient volatile Node head; // 队列的尾节点：(阻塞队列不包含头结点head，是从head.next 开始，到 tail 结束，这个区间是阻塞队列~) private transient volatile Node tail; // 控制加锁解锁的状态变量 // 独占模式下：0 表示未加锁状态， >0 表示已加锁状态 private volatile int state;

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定义了一个状态变量和一个队列，状态变量用来控制加锁解锁，队列用来放置等待的线程。

注意：这几个变量都要使用volatile关键字来修饰，因为是在多线程环境下操作，要保证它们的值修改之后对其它线程立即可见。

这几个变量的修改是直接使用的Unsafe这个类来操作的：

// 获取Unsafe类的实例，注意这种方式仅限于jdk自己使用，普通用户是无法这样调用的 private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe(); // 状态变量state的偏移量 private static final long stateOffset; // 头节点的偏移量 private static final long headOffset; // 尾节点的偏移量 private static final long tailOffset; // 等待状态的偏移量（Node的属性） private static final long waitStatusOffset; // 下一个节点的偏移量（Node的属性） private static final long nextOffset; static { try { // 获取state的偏移量 stateOffset = unsafe.objectFieldOffset (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("state")); // 获取head的偏移量 headOffset = unsafe.objectFieldOffset (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("head")); // 获取tail的偏移量 tailOffset = unsafe.objectFieldOffset (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("tail")); // 获取waitStatus的偏移量 waitStatusOffset = unsafe.objectFieldOffset (Node.class.getDeclaredField("waitStatus")); // 获取next的偏移量 nextOffset = unsafe.objectFieldOffset (Node.class.getDeclaredField("next")); } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); } } // 调用Unsafe的方法原子更新state protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) { return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update); }

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4. 父类属性

AQS还用到了其父类AbstractOwnableSynchronizer的一些属性：

// 独占模式下：表示当前持有锁的线程~ private transient Thread exclusiveOwnerThread;

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任务调度 容器

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