Java.util.concurrent 源码解读（一）

最新推荐文章于 2021-11-29 18:24:18 发布

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#JUC #并发编程 #多线程 #AQS #concurrent

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本文详细解析了Java.util.concurrent包中的AQS（Abstract Synchronizer）锁机制，包括其结构、实现类及其核心组件Node的详细解释。文章深入探讨了AQS在不同模式下的操作流程，以及如何通过抽象类和内部类实现锁的互斥和共享特性。通过实例分析，读者可以更好地理解AQS如何在并发环境下确保线程安全。

前面已经可以了解到AQS的设计，接下看一下具体的使用和实现：

1、java.util.concurrent 的结构：

曾经有一张图可以十分清楚地展示java.util.concurrent的结构，我也借来用一下，有助于理清楚整个大的结构，接下去主要是对各个部分的具体实现进行分析，首先还是从锁说起；

2、lock部分实现的类图：

上图是整个AQS的类图，红色框类表示JDK文档里面自带的一个简单使用ASQ的互斥锁的实现；接下去我们主要从AQS本身和这个简单的实现来解读源码；当然这里完全可以换为ReentrantLock等我们常使用的锁；只不过他们们本身有更加复杂的策略，但是作为AQS的使用者来说，完全是一样的；

2.1、父类AbstractOwnableSynchronizer：从类图中可以发现这个抽象类只有一个Thread类型的成员变量exclusiveOwnerThread;用来存放独占模式时当前的线程；

2.2、Node类：这个类定义了一系列的静态的常量，类图的中的注释可以看到主要的一部分，如CANCELLED、SIGNAL等，这4个int常量加上0用来作为waitStatus可能的值，用来表示当前线程的状态；另外还有两个Node类型的常量SHARED、EXCLUSIVE，SHARED赋值为了一个空的Node对象，EXCLUSIVE=null；这个两个常量用来作为nextWaiter对象可能的取值，表示下一个在条件队列上的node，因为条件队列只有在互斥模式下有意义，所以如果是共享模式等于一个常量，即是SHARED，而互斥模式下新增第一个节点的时候，由于还没有其他线程在该条件上阻塞，所以初始化为两一个常量EXCLUSIVE，也就是null；

另外剩下就是一个指向对应线程的Thread的对象，和指向前一个和后一个节点的Node类型的对象；

Node类有两个重要的方法，一个是isShared（），很明显是判断当前线程的同步模式，根据前面对nextWaiter变量的说明，很容易想到实现只有一行代码：

final boolean isShared() {
            return nextWaiter == SHARED;
        }

两外一个是predecessor（），返回当前节点的前一个节点，实现也很简单：返回prev的值，只是增加为null的判断；

final Node predecessor() throws NullPointerException {
            Node p = prev;
            if (p == null)
                throw new NullPointerException();
            else
                return p;
        }

你一定会很奇怪：为什么要单独提供predecessor，而没有提供对应的获取next的方法呢？我想主要有两个原因：1、在论文里面也提到，next的路径只是作为一个优化路径。如果一个节点的next判断是null，是不能相信的还必须通过从尾部通过prev域反向查找（因为不能实现双向链表的无锁的原子插入）。2、在后面的使用场景中可以发现，其实是把跑出异常作为了结束循环的条件，统一到这里来可以使使用的代码简单整洁。

整个Node类是static、final的，并且是AQS的内部类；

2.3、AQS类，这个类是整个lock框架的核心，代码量也比较大，将在下一节详细的介绍；

未完待续。。。

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