AbstractQueuedSynchronizer(AQS)

Matlab双目相机标定 1 概述 现在有许多双目相机在出厂时就已经标定好了,用户拿到手后可以直接使用,例如Intel Realsense系列。但是有些相机出厂的时候并没有完成标定工作,因而这个时候就需要我们自己来标定。由于笔者曾改装过一个双目相机,最远可以测至50m,因此有一定的心得体会想给大家分享一下。本文主要介绍双目相机标定的整个过程,以及导出标定数据的方法。 相机标定主要分为手动标定和自动标定,手动标定比较繁琐,这里主要介绍基于matlab工具箱的自动标定方式来对双目相机进行标定。具体的相关标定细节也可以参照这篇博客:m 阅读详情

一、简述

AQS,是 JDK 提供的一套用于实现基于 FIFO 等待队列的阻塞锁和相关的同步器的一个同步框架。它使用了一个原子的volatile int state来作为同步器的状态(如:独占锁,1 代表已占有,0 代表未占有),通过该类提供的原子修改 status 的方法,可以把它作为同步器的基础框架类来实现各种同步器。AQS 还定义了一个实现了 Condition 接口的 ConditionObject 内部类。Condition 将 Object 监视器方法(wait、notify 和 notifyAll)分解成截然不同的对象,以便通过将这些对象与任意 Lock 实现组合使用,为每个对象提供多个等待 set(wait-set)。其中,Lock 替代了 synchronized 方法和语句的使用,Condition 替代了 Object 监视器方法的使用。
简单来说,就是 Condition 提供类似于 Object 的 wait/notify 的功能 await/signal,都是可以使一个正在执行的线程挂起(推迟执行),直到被其他线程唤醒。但是 Condition 更加强大,如支持多个条件谓词、保证线程唤醒的顺序和在挂起时不需要拥有锁。这个抽象类被设计为作为一些可用原子 int 值来表示状态的同步器的基类。如果有看过类似 CountDownLatch 类的源码实现,会发现其内部有一个继承了 AbstractQueuedSynchronizer 的内部类 Sync。可见 CountDownLatch 是基于 AQS 框架来实现的一个同步器。类似的同步器在 JUC 下还有不少。

AQS 管理一个关于状态信息的单一整数,该整数可以表现任何状态。比如, Semaphore 用它来表现剩余的许可数,ReentrantLock 用它来表现拥有它的线程已经请求了多少次锁;FutureTask 用它来表现任务的状态(尚未开始、运行、完成和取消)。

二、框架

AQS 有两种资源共享方式:Exclusive (独占,只有一个线程能执行,如ReentrantLock)和 Share (共享,多个线程可同时执行,如Semaphore/CountDownLatch)。它维护了一个 volatile int state(代表共享资源)和一个 FIFO 线程等待队列(多线程争用资源被阻塞时会进入此队列)。操作 state 的方法有三个:

  1. getState()
  2. setState()
  3. compareAndSetState()

不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。自定义同步器在实现时只需要实现共享资源 state 的获取与释放方式即可,至于具体线程等待队列的维护(如获取资源失败入队/唤醒出队等),AQS 已经在顶层实现好了。自定义同步器实现时主要实现以下几种方法:

  1. isHeldExclusively():该线程是否正在独占资源。只有用到 condition 才需要去实现它。
  2. tryAcquire(int):独占方式。尝试获取资源,返回 boolean 值。
  3. tryRelease(int):独占方式。尝试获取资源,返回 boolean 值。
  4. tryAcquireShared(int):共享方式。尝试获取资源。负数表示失败;0 表示成功,但没有剩余可用资源;正数表示成功,且有剩余资源。
  5. tryReleaseShared(int):共享方式。尝试释放资源,如果释放后允许唤醒后续等待结点返回 true,否则返回 false。

以 ReentrantLock 为例,state 初始化为 0,表示未锁定状态。A 线程 lock() 时,会调用 tryAcquire() 独占该锁并将 state+1。此后,其他线程再 tryAcquire() 时就会失败,直到 A 线程 unlock() 到 state=0(即释放锁)为止,其它线程才有机会获取该锁。当然,释放锁之前,A 线程自己可以重复获取该锁(state 会累加),这就是可重入的概念。获取多少次就要释放多么次,这样才能保证 state 是能回到零态的。

再以 CountDownLatch 为例,任务分为 N 个子线程去执行,state 也初始化为 N (注意 N 要与线程个数一致)。这 N 个子线程是并行执行的,每个子线程执行完后 countDown() 一次,state 会 CAS 减 1。等到所有子线程都执行完后(即 state=0),会 unpark() 主调用线程,然后主调用线程就会从 await() 函数返回,继续后余动作。

一般来说,自定义同步器要么是独占,要么是共享,它们也只需实现 tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared 中的一种即可。但 AQS 也支持自定义同步器同时实现独占和共享两种方式,如 ReentrantReadWriteLock。

三、acquire() 源码分析

1️⃣AQS 里队列节点 Node 的结构

AQS 的基本执行过程就是尝试获取锁,成功则返回,如果失败就进入同步队列等待锁资源。首先看下 AQS 里队列节点 Node 的结构,该类中有五个字段:

  1. prev/next:指向它的前置节点跟后继节点,由此看出 AQS 中的同步队列是个双向链表。

  2. thread:当前线程对象。

  3. waitStatus:Node 结点是对每一个等待获取资源的线程的封装,其包含了需要同步的线程本身及其等待状态,如是否被阻塞、是否等待唤醒、是否已经被取消等。变量 waitStatus 则表示当前 Node 结点的等待状态,是个 int 类型变量。共有以下五种:

注意,负值表示结点处于有效等待状态,而正值表示结点已被取消。所以源码中很多地方用>0、<0来判断结点的状态是否正常。

  1. nextWaiter:如果当前节点是共享模式,该值会指向一个 SHARE 节点。如果当前节点是在条件队列中,则该值会指向下一个等待条件的节点。

2️⃣acquire(int)

此方法是独占模式下线程获取共享资源的顶层入口。如果获取到资源,线程直接返回,否则进入等待队列,直到获取到资源为止,且整个过程忽略中断的影响。这也正是 lock() 的语义,当然不仅仅只限于 lock()。获取到资源后,线程就可以去执行其临界区代码了。下面是 acquire() 的源码:

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

该方法流程:

  1. 调用自定义同步器的 tryAcquire() 尝试直接去获取资源,如果成功则直接返回(这里体现了非公平锁,每个线程获取锁时会尝试直接抢占加塞一次,而 CLH 队列中可能还有别的线程在等待)。
  2. 没有成功,addWaiter() 将该线程加入等待队列的尾部,并标记为独占模式。
  3. acquireQueued() 使线程阻塞在等待队列中获取资源,一直获取到资源后才返回。如果在整个等待过程中被中断过,则返回 true,否则返回 false。
  4. 如果线程在等待过程中被中断过,它是不响应的。只是获取资源后才再进行自我中断 selfInterrupt(),将中断补上。

acquire() 的流程也就是ReentrantLock.lock()的流程,查看 lock() 源码,整个函数就是一条 acquire(1)。

3️⃣tryAcquire(int)

此方法尝试去获取独占资源。如果获取成功,则直接返回 true,否则直接返回 false。这也正是 tryLock() 的语义,还是那句话,当然不仅仅只限于 tryLock()。如下是 tryAcquire() 的源码:

protected boolean tryAcquire(int arg) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

直接 throw 异常?这里就体现AQS 只是一个框架,具体资源的获取/释放方式交由自定义同步器去实现这个理念。AQS 这里只定义了一个接口,具体资源的获取交由自定义同步器去实现(通过 state 的 get/set/CAS)。

这里之所以没有定义成 abstract,是因为独占模式下只用实现 tryAcquire-tryRelease,而共享模式下只用实现 tryAcquireShared-tryReleaseShared。如果都定义成 abstract,那么每个模式也要去实现另一模式下的接口。

4️⃣addWaiter(Node)

此方法用于将当前线程加入到等待队列的队尾,并返回当前线程所在的结点。源码如下:

private Node addWaiter(Node mode) {
    //以给定模式构造结点。mode有两种:EXCLUSIVE(独占)和SHARED(共享)
   Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
    // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
    //尝试快速方式直接放到队尾。
   Node pred = tail;
    if (pred != null) {
        node.prev = pred;
        if (compareAndSetTail(pred, node)) {
            pred.next = node;
            return node;
        }
    }
    //上一步失败则通过enq入队。
    enq(node);
    return node;
}

5️⃣enq(Node)

此方法用于将 node 加入队尾。源码如下:

private AbstractQueuedSynchronizer.Node enq(final AbstractQueuedSynchronizer.Node node) {
    for (;;) {
        AbstractQueuedSynchronizer.Node t = tail;
        if (t == null) { // Must initialize
            if (compareAndSetHead(new AbstractQueuedSynchronizer.Node()))
                tail = head;
        } else {
            node.prev = t;
            if (compareAndSetTail(t, node)) {
                t.next = node;
                return t;
            }
        }
    }
}

CAS 自旋 volatile 变量,是一种很经典的用法。AtomicInteger.getAndIncrement()源码亦是如此。

6️⃣acquireQueued(Node, int)

通过 tryAcquire() 和 addWaiter(),该线程获取资源失败,已经被放入等待队列尾部了。然后进入等待状态休息,直到其他线程彻底释放资源后唤醒自己,自己再拿到资源,然后就可以去干自己想干的事了。类似于银行排队拿号,在等待队列中排队拿号(中间没其它事干可以休息),直到拿到号后再返回。该方法非常关键,源码如下:

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    boolean failed = true;//标记是否成功拿到资源
    try {
        boolean interrupted = false;//标记等待过程中是否被中断过

        //又是一个“自旋”!
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();//拿到前驱
            //如果前驱是head,即该结点已成老二,那么便有资格去尝试获取资源(可能是老大释放完资源唤醒自己的,当然也可能被interrupt了)。
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                setHead(node);//拿到资源后,将head指向该结点。所以head所指的标杆结点,就是当前获取到资源的那个结点或null。
                p.next = null; // setHead中node.prev已置为null,此处再将head.next置为null,就是为了方便GC回收以前的head结点。也就意味着之前拿完资源的结点出队了!
                failed = false; // 成功获取资源
                return interrupted;//返回等待过程中是否被中断过
            }

            //如果自己可以休息了,就通过park()进入waiting状态,直到被unpark()。如果不可中断的情况下被中断了,那么会从park()中醒过来,发现拿不到资源,从而继续进入park()等待。
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;//如果等待过程中被中断过,哪怕只有那么一次,就将interrupted标记为true
        }
    } finally {
        if (failed) // 如果等待过程中没有成功获取资源(如timeout,或者可中断的情况下被中断了),那么取消结点在队列中的等待。
            cancelAcquire(node);
    }
}

acquireQueued() 的具体流程:

  1. 结点进入队尾后,检查状态,找到安全休息点。
  2. 调用 park() 进入 waiting 状态,等待 unpark() 或 interrupt() 唤醒自己。
  3. 被唤醒后,看自己是不是有资格能拿到号。如果拿到,head 指向当前结点,并返回从入队到拿到号的整个过程中是否被中断过;如果没拿到,继续流程 1。

7️⃣shouldParkAfterFailedAcquire(Node, Node)

此方法主要用于检查状态,看看自己是否真的可以去休息了(进入 waiting 状态):

private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    int ws = pred.waitStatus;//拿到前驱的状态
    if (ws == Node.SIGNAL)
        //如果已经告诉前驱拿完号后通知自己一下,那就可以安心休息了
        return true;
    if (ws > 0) {
        /*
         * 如果前驱放弃了,那就一直往前找,直到找到最近一个正常等待的状态,并排在它的后边。
         * 注意:那些放弃的结点,由于被自己“加塞”到它们前边,它们相当于形成一个无引用链,稍后就会被保安大叔赶走了(GC回收)!
         */
        do {
            node.prev = pred = pred.prev;
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } else {
         //如果前驱正常,那就把前驱的状态设置成SIGNAL,告诉它拿完号后通知自己一下。有可能失败,人家说不定刚刚释放完呢!
        compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
    }
    return false;
}

整个流程中,如果前驱结点的状态不是 SIGNAL,那么自己就不能安心去休息,需要去找个安心的休息点,同时可以再尝试下看有没有机会轮到自己拿号。

8️⃣parkAndCheckInterrupt()

如果线程找好安全休息点后,那就可以安心去休息了。此方法就是让线程去休息,真正进入等待状态。

private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
    LockSupport.park(this);
    return Thread.interrupted();
}

park() 会让当前线程进入 waiting 状态。在此状态下,有两种途径可以唤醒该线程:

  1. 被 unpark()。
  2. 被 interrupt()。需要注意的是,Thread.interrupted() 会清除当前线程的中断标记位。

四、release(int) 源码分析

1️⃣release(int)

acquire() 的反操作。此方法是独占模式下线程释放共享资源的顶层入口。它会释放指定量的资源,如果彻底释放了(即 state=0),它会唤醒等待队列里的其他线程来获取资源。这也正是 unlock() 的语义,当然不仅仅只限于 unlock()。release() 源码:

public final boolean release(int arg) {
    if (tryRelease(arg)) {
        Node h = head;//找到头结点
        if (h != null && h.waitStatus != 0)
            unparkSuccessor(h);//唤醒等待队列里的下一个线程
        return true;
    }
    return false;
}

逻辑并不复杂。它调用 tryRelease() 来释放资源。有一点需要注意的是,它是根据 tryRelease() 的返回值来判断该线程是否已经完成释放掉资源了。所以自定义同步器在设计 tryRelease() 的时候要明确这一点。

2️⃣tryRelease(int)

此方法尝试去释放指定量的资源。源码:

protected boolean tryRelease(int arg) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

跟 tryAcquire() 一样,该方法是需要独占模式的自定义同步器去实现的。正常来说,tryRelease() 都会成功的,因为这是独占模式,该线程来释放资源,那么它肯定已经拿到独占资源了,直接减掉相应量的资源即可(state-=arg),也不需要考虑线程安全的问题。但要注意它的返回值,上面已经提到了,release() 是根据 tryRelease() 的返回值来判断该线程是否已经完成释放掉资源了。所以自义定同步器在实现时,如果已经彻底释放资源(state=0),要返回 true,否则返回 false。

3️⃣unparkSuccessor(Node)

此方法用于唤醒等待队列中下一个线程。源码:

private void unparkSuccessor(Node node) {
    //这里,node一般为当前线程所在的结点。
    int ws = node.waitStatus;
    if (ws < 0)//置零当前线程所在的结点状态,允许失败。
        compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);

    Node s = node.next;//找到下一个需要唤醒的结点s
    if (s == null || s.waitStatus > 0) {//如果为空或已取消
        s = null;
        for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev) // 从后向前找。
            if (t.waitStatus <= 0)//从这里可以看出,<=0的结点,都是还有效的结点。
                s = t;
    }
    if (s != null)
        LockSupport.unpark(s.thread);//唤醒
}

方法并不复杂。一句话概括:用 unpark() 唤醒等待队列中最前边的那个未放弃线程,这里也用 s 表示。此时,再和 acquireQueued() 联系起来,s 被唤醒后,进入if (p == head && tryAcquire(arg))的判断(即使 p!=head 也没关系,它会再进入 shouldParkAfterFailedAcquire() 寻找一个安全点。这里既然 s 已经是等待队列中最前边的那个未放弃线程了,那么通过 shouldParkAfterFailedAcquire() 的调整,s 也必然会跑到 head 的 next 结点,下一次自旋 p==head 就成立啦),然后 s 把自己设置成 head 标杆结点,表示自己已经获取到资源了,acquire() 也返回了。

4️⃣小结

release() 是独占模式下线程释放共享资源的顶层入口。它会释放指定量的资源,如果彻底释放了(即state=0),它会唤醒等待队列里的其他线程来获取资源。

如果获取锁的线程在 release 时异常了,没有 unpark 队列中的其他结点,这时队列中的其他结点会怎么办?是不是没法再被唤醒了?答案是的。此时,队列中等待锁的线程将永远处于 park 状态,无法再被唤醒。但是再回头想想,获取锁的线程在什么情形下会 release 抛出异常呢?

  1. 线程突然死掉了?可以通过 thread.stop 来停止线程的执行,但该函数的执行条件要严苛的多,而且方法注明是非线程安全的,已经标明 Deprecated。
  2. 线程被 interupt 了?线程在运行态是不响应中断的,所以也不会抛出异常;
  3. release 代码有 bug,抛出异常了?目前来看,Doug Lea 的 release 方法还是比较健壮的,没有看出能引发异常的情形。除非自己写的 tryRelease() 有 bug,那就没啥说的,自己写的 bug 只能自己含着泪去承受了。

五、acquireShared(int)源码分析

1️⃣acquireShared(int)

此方法是共享模式下线程获取共享资源的顶层入口。它会获取指定量的资源,获取成功则直接返回,获取失败则进入等待队列,直到获取到资源为止,整个过程忽略中断。acquireShared() 的源码如下:

public final void acquireShared(int arg) {
    if (tryAcquireShared(arg) < 0)
        doAcquireShared(arg);
}

这里 tryAcquireShared() 依然需要自定义同步器去实现。但是 AQS 已经把其返回值的语义定义好了:负值代表获取失败;0 代表获取成功,但没有剩余资源;正数表示获取成功,还有剩余资源,其他线程还可以去获取。所以 acquireShared() 的流程就是:

  1. tryAcquireShared()尝试获取资源,成功则直接返回;
  2. 失败则通过doAcquireShared()进入等待队列park(),直到被unpark()/interrupt()并成功获取到资源才返回。整个等待过程也是忽略中断的。其实跟 acquire() 的流程大同小异,只不过多了个自己拿到资源后,还会去唤醒后继队友的操作(共享)。

2️⃣doAcquireShared(int)

此方法用于将当前线程加入等待队列尾部休息,直到其他线程释放资源唤醒自己,自己成功拿到相应量的资源后才返回。源码:

private void doAcquireShared(int arg) {
    final Node node = addWaiter(Node.SHARED);//加入队列尾部
    boolean failed = true;//是否成功标志
    try {
        boolean interrupted = false;//等待过程中是否被中断过的标志
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();//前驱
            if (p == head) {//如果到head的下一个,因为head是拿到资源的线程,此时node被唤醒,很可能是head用完资源来唤醒自己的
                int r = tryAcquireShared(arg);//尝试获取资源
                if (r >= 0) {//成功
                    setHeadAndPropagate(node, r);//将head指向自己,还有剩余资源可以再唤醒之后的线程
                    p.next = null; // help GC
                    if (interrupted)//如果等待过程中被打断过,此时将中断补上。
                        selfInterrupt();
                    failed = false;
                    return;
                }
            }

            //判断状态,寻找安全点,进入waiting状态,等着被unpark()或interrupt()
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

跟 acquireQueued() 很相似,流程并没有太大区别。只不过这里将补中断的 selfInterrupt() 放到 doAcquireShared() 里了,而独占模式是放到 acquireQueued() 之外,其实都一样,不知道 Doug Lea 是怎么想的。

跟独占模式比,还有一点需要注意的是,这里只有线程是 head.next 时(“老二”),才会去尝试获取资源,有剩余的话还会唤醒之后的队友。那么问题就来了,假如老大用完后释放了 5 个资源,而老二需要 6 个,老三需要 1 个,老四需要 2 个。老大先唤醒老二,老二一看资源不够,他是把资源让给老三呢,还是不让?答案是否定的!老二会继续 park() 等待其他线程释放资源,也更不会去唤醒老三和老四了。独占模式,同一时刻只有一个线程去执行,这样做未尝不可;但共享模式下,多个线程是可以同时执行的,现在因为老二的资源需求量大,而把后面量小的老三和老四也都卡住了。当然,这并不是问题,只是 AQS 保证严格按照入队顺序唤醒罢了(保证公平,但降低了并发)。

3️⃣setHeadAndPropagate(Node, int)

private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
    Node h = head;
    setHead(node);//head指向自己
     //如果还有剩余量,继续唤醒下一个邻居线程
    if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0) {
        Node s = node.next;
        if (s == null || s.isShared())
            doReleaseShared();
    }
}

此方法在 setHead() 的基础上多了一步,就是自己苏醒的同时,如果条件符合(比如还有剩余资源),还会去唤醒后继结点,毕竟是共享模式!

六、releaseShared()源码分析

1️⃣releaseShared()

acquireShared() 的反操作。该方法是共享模式下线程释放共享资源的顶层入口。它会释放指定量的资源,如果成功释放且允许唤醒等待线程,它会唤醒等待队列里的其他线程来获取资源。releaseShared() 的源码:

public final boolean releaseShared(int arg) {
    if (tryReleaseShared(arg)) {//尝试释放资源
        doReleaseShared();//唤醒后继结点
        return true;
    }
    return false;
}

此方法的流程也比较简单,一句话:释放掉资源后,唤醒后继。跟独占模式下的 release() 相似,但有一点稍微需要注意:独占模式下的 tryRelease() 在完全释放掉资源(state=0)后,才会返回 true 去唤醒其他线程,这主要是基于独占下可重入的考量;而共享模式下的 releaseShared() 则没有这种要求,共享模式实质就是控制一定量的线程并发执行,那么拥有资源的线程在释放掉部分资源时就可以唤醒后继等待结点。例如,资源总量是 13,A(5) 和 B(7)分别获取到资源并发运行,C(4) 来时只剩 1 个资源就需要等待。A 在运行过程中释放掉 2 个资源量,然后 tryReleaseShared(2) 返回 true 唤醒 C,C 一看只有 3 个仍不够继续等待;随后 B 又释放 2 个,tryReleaseShared(2) 返回 true 唤醒 C,C 一看有 5 个够自己用了,然后 C 就可以跟 A 和 B 一起运行。而 ReentrantReadWriteLock 读锁的 tryReleaseShared() 只有在完全释放掉资(state=0)才返回 true,所以自定义同步器可以根据需要决定 tryReleaseShared() 的返回值。

2️⃣doReleaseShared()

此方法主要用于唤醒后继。源码如下:

private void doReleaseShared() {
    for (;;) {
        Node h = head;
        if (h != null && h != tail) {
            int ws = h.waitStatus;
            if (ws == Node.SIGNAL) {
                if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
                    continue;
                unparkSuccessor(h);//唤醒后继
            }
            else if (ws == 0 &&
                     !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
                continue;
        }
        if (h == head)// head发生变化
            break;
    }
}

3️⃣小结

acquire() 和 acquireShared() 两种方法下,线程在等待队列中都是忽略中断的。AQS 也支持响应中断,acquireInterruptibly()/acquireSharedInterruptibly() 即是,相应的源码跟 acquire()和acquireShared() 差不多。

七、简单应用

以 AQS 源码里的 Mutex(互斥锁) 为例,讲一下 AQS 的简单应用。

Mutex 是一个不可重入的互斥锁实现。锁资源(AQS 里的 state)只有两种状态:0 表示未锁定,1 表示锁定。Mutex 的核心源码:

class Mutex implements Lock, java.io.Serializable {
    // 自定义同步器
    private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        // 判断是否锁定状态
        protected boolean isHeldExclusively() {
            return getState() == 1;
        }

        // 尝试获取资源,立即返回。成功则返回true,否则false。
        public boolean tryAcquire(int acquires) {
            assert acquires == 1; // 这里限定只能为1个量
            if (compareAndSetState(0, 1)) {//state为0才设置为1,不可重入!
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());//设置为当前线程独占资源
                return true;
            }
            return false;
        }

        // 尝试释放资源,立即返回。成功则为true,否则false。
        protected boolean tryRelease(int releases) {
            assert releases == 1; // 限定为1个量
            if (getState() == 0)//既然来释放,那肯定就是已占有状态了。只是为了保险,多层判断!
                throw new IllegalMonitorStateException();
            setExclusiveOwnerThread(null);
            setState(0);//释放资源,放弃占有状态
            return true;
        }
    }

    // 真正同步类的实现都依赖继承于AQS的自定义同步器!
    private final Sync sync = new Sync();

    //lock<-->acquire。两者语义一样:获取资源,即便等待,直到成功才返回。
    public void lock() {
        sync.acquire(1);
    }

    //tryLock<-->tryAcquire。两者语义一样:尝试获取资源,要求立即返回。成功则为true,失败则为false。
    public boolean tryLock() {
        return sync.tryAcquire(1);
    }

    //unlock<-->release。两者语文一样:释放资源。
    public void unlock() {
        sync.release(1);
    }

    //锁是否占有状态
    public boolean isLocked() {
        return sync.isHeldExclusively();
    }
}

同步类在实现时一般都将自定义同步器(sync)定义为内部类,供自己使用;而同步类自己(Mutex)则实现某个接口,对外服务。当然,接口的实现要直接依赖 sync,它们在语义上也存在某种对应关系!!而 sync 只用实现资源 state 的获取-释放方式 tryAcquire-tryRelelase,至于线程的排队、等待、唤醒等,上层的 AQS 都已经实现好了,不用关心。

除了 Mutex,ReentrantLock/CountDownLatch/Semphore 这些同步类的实现方式都差不多,不同的地方就在获取-释放资源的方式 tryAcquire-tryRelelase。掌握了这点,AQS 的核心便被攻破了。

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    队列同步器AbstractQueuedSynchronizer,是用来构建锁或者其他同步组件的基础框架,它使用了一个int成员变量表示同步状态,通过内置的FIFO队列来完成资源获取线程的排队工作。     思想:如果被请求的共享资源空闲,则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程,并将共享资源设置为锁定状态,如果被请求的共享资源被占用,那么就需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制,这个机制AQS是用CLH队列锁实现

YK 191
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