java aqs总结

前言

这篇文章描述的是关于java Aqs框架的整体个人总结，从数据结构，lock接口的角度出发

一、什么是AQS

AbstractQueuedSynchronizer
是大部分java并发工具的基本框架，提供了acquire(获取锁),release(释放锁)的方法。
它的核心思想：
如果请求的资源是空闲的，那就将当前请求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，如果共享资源被暂用，就需要一定的阻塞等待机制来保证锁的分配。

二、AQS的基本结构

1.内部子类node

Node prev(用于保存前继节点),
Node tail（用于保存后续节点），还有两个Node分别标记当前是共享锁还是独占锁。
Thread thread（保存当前节点关联的线程地址）。
int waitStatus(用来表示当前节点的状态)。

1.1 节点状态的值

1：线程已取消调度
0：初始话状态，未锁定
-1：后继结点在等待当前结点唤醒。后继结点入队时，会将前继结点的状态更新为SIGNAL
-2：结点等待在Condition上，当其他线程调用了Condition的signal()方法后，CONDITION状态的结点将从等待队列转移到同步队列中，
等待获取同步锁
-3：共享模式下，前继结点不仅会唤醒其后继结点，同时也可能会唤醒后继的后继结点。

2 父类的主要属性

int state(用来控制整体可重入的情况)。
Node head;
Node tail;
还有各种int类型的偏移量：

3 小结

从数据结构看出来，它内部是一个双向链表，初始化的时候会在先初始化一个头节点和一个尾节点，两节点的指针互相引用。
很多资料都说它最终维护的是一个队列，那从哪些地方能看出来他维护的是一个队列呢。

三、从ReentrantLock学习AQS

1. ReentrantLock中的内部类含义

1.Sync 继承AbstractQueuedSynchronizer，内部默认实现的是非公平锁的加锁方法。
2.NonfairSync继承Sync，代表非公平锁，加锁方式调用的是Sync的加锁方法。
3.FairSync继承Sync，代表公平锁，加锁方式是自己实现的公平锁的加锁方式

2. ReentrantLock非公平锁的加锁流程

内部执行Sync的lock方法，本质上是调用aqs的acquire方法，在调用子类的tryAcquire方法通过state判断该重入锁的状态，通过cas修改state值，修改成功后，当前线程成功获取到锁,将当前线程设置为独占线程。修改失败，获取一个新的state值，若state值小于0，获取锁失败，新建节点并放入队列中。

流程图大致如下：

3. ReentrantLock公平锁加锁流程

大致流程与非公平锁一样，但是会判断尝试获取锁的节点是否是当前队列的有效结点（一般来说是头结点的后面一个），如果是，才会获得锁

4. ReentrantLock解锁流程

从源码角度可以看出：
内部执行Sync的release方法，该方法是继承AQS,而在release中会调用子类实现的tryRelase方法，释放锁过程中并不会区分公平锁和非公平锁。 释放成功后，找到队列中下一个节点状态<=0的节点，并将其unpark。

流程图如下：

5. 获取锁失败，是如何加入等待队列的呢？

通过当前线程和锁模式创建一个节点，将node的prev指向tail，在通过cas将队列中尾结点的指针指向node。

6. 小结

从上述流程可以知道，因为每次插入节点，都是从尾结点的前一个index插入因为尾结点是虚节点，释放锁也是将有效节点变为虚节点（head节点），所以他维护的是一个先进先出的队列。

四、总结

java中用到aqs的并发工具类还有很多比如CountDownLatch和CyclicBarrier；他们的加锁和释放锁的流程 都是围绕着节点的waitStatus进行的，而对应调用的方法都是AQS的tryAcquire和tryRelease，当然AQS也支持共享锁，其对应的api也是tryAcquireShared和tryReleaseShared。
当然，这篇文章并不是所有AQS的知识点，只是博主认为较为重要的罢了。

五、提问

AQS用的是哪种设计模式？
答：模板方法模式