AQS部分方法解析

最新推荐文章于 2025-06-14 00:04:46 发布

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#java

一、AQS概述

AQS是Java并发包中构建锁和同步器的基础框架，通过FIFO队列管理线程的竞争与唤醒，核心思想是将资源访问抽象为状态（state）管理，结合CLH队列实现线程排队。

二、核心方法解析

1. `acquireQueued`方法

功能：管理线程在同步队列中的阻塞与唤醒，循环尝试获取锁。
关键逻辑：
- 前驱检查：仅当线程的前驱节点是头节点时尝试获取锁（tryAcquire）。
- 线程挂起：通过shouldParkAfterFailedAcquire判断是否需要挂起线程，使用LockSupport.park()实现阻塞。
- 中断处理：记录中断状态但不立即响应，确保锁获取后处理中断。
- 异常处理：在finally块中调用cancelAcquire清理无效节点。

2. `shouldParkAfterFailedAcquire`方法

功能：判断线程是否应挂起，并维护队列有效性。
关键逻辑：
- 状态检查：
  - 前驱状态为SIGNAL（-1）：返回true，允许挂起。
  - 前驱状态为CANCELLED（>0）：跳过已取消节点，重新链接队列。
  - 前驱状态为0或PROPAGATE：通过CAS将其设为SIGNAL，要求重试锁获取。
- 设计意义：确保线程挂起前最后一次检查锁状态，避免无效阻塞。

三、AQS设计思想

1. 模板方法模式

不变流程：AQS封装同步队列管理、线程阻塞/唤醒等通用逻辑（如acquire和release）。
可变扩展：子类实现tryAcquire、tryRelease等抽象方法定义具体锁策略（如公平锁/非公平锁）。

2. 高效并发控制

无锁化操作：通过CAS（如compareAndSetWaitStatus）更新节点状态，减少锁竞争。
状态驱动：依赖waitStatus实现链式唤醒，前驱节点释放锁时触发后继节点唤醒。

3. 健壮性保障

队列自愈：自动清理CANCELLED节点，维护双向链表的有效性。
中断协作：延迟中断响应（通过interrupted标志），避免锁获取过程中断丢失。

四、假性唤醒处理

问题场景：线程可能未收到signal()/unpark()就被唤醒。
防御机制：
- 循环检查条件：所有await()/park()调用必须包裹在while循环中。
- 状态重验证：唤醒后重新检查前驱节点状态和锁条件（见acquireQueued的for (;;)循环）。

五、关键代码段示例

`acquireQueued`核心逻辑

for (;;) {
    final Node p = node.predecessor();
    if (p == head && tryAcquire(arg)) {  // 仅头节点后继可竞争锁
        setHead(node);                   // 更新头节点
        p.next = null;                   // 断开原头节点引用
        return interrupted;              // 返回中断状态
    }
    if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) {
        interrupted = true;              // 记录中断但不立即响应
    }
}

`shouldParkAfterFailedAcquire`状态处理

if (pred.waitStatus == Node.SIGNAL) {
    return true;  // 允许挂起
} else if (pred.waitStatus > 0) {
    // 跳过已取消的前驱节点，修复队列
    do {
        node.prev = pred = pred.prev;
    } while (pred.waitStatus > 0);
    pred.next = node;
} else {
    // CAS设置前驱状态为SIGNAL，要求重试锁获取
    compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;