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AQS (AbstractQueuedSynchronizer)

AQS (AbstractQueuedSynchronizer)

参考 https://tech.meituan.com/2019/12/05/aqs-theory-and-apply.html (opens in a new tab)

AQS是一种提供了原子式管理同步状态、阻塞和唤醒线程功能以及队列模型的简单框架。

AQS核心思想是,如果被请求的共享资源空闲,那么就将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程,将共享资源设置为锁定状态;如果共享资源被占用,就需要一定的阻塞等待唤醒机制来保证锁分配。 这个机制主要用的是CLH队列的变体实现的,将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。

CLH:Craig、Landin and Hagersten队列,是单向链表,AQS中的队列是CLH变体的虚拟双向队列(FIFO), AQS是通过将每条请求共享资源的线程封装成一个节点来实现锁的分配。

AQS使用一个Volatile的int类型的成员变量来表示同步状态,通过内置的FIFO队列来完成资源获取的排队工作,通过CAS完成对State值的修改。

首先,我们通过下面的架构图来整体了解一下AQS框架:

img.png

数据结构

先来看下AQS中最基本的数据结构——Node,Node即为上面CLH变体队列中的节点。

方法和属性值含义
waitStatus当前节点在队列中的状态
thread表示处于该节点的线程
prev前驱指针
predecessor返回前驱节点,没有的话抛出npe
nextWaiter指向下一个处于CONDITION状态的节点(由于本篇文章不讲述Condition Queue队列,这个指针不多介绍)
next后继指针

线程两种锁的模式:

模式含义
SHARED表示线程以共享的模式等待锁
EXCLUSIVE表示线程正在以独占的方式等待锁
枚举含义
0当一个Node被初始化的时候的默认值
CANCELLED为1,表示线程获取锁的请求已经取消了
CONDITION为-2,表示节点在等待队列中,节点线程等待唤醒
PROPAGATE为-3,当前线程处在SHARED情况下,该字段才会使用
SIGNAL为-1,表示线程已经准备好了,就等资源释放了

加锁模式

独占模式

共享模式

对于我们自定义的同步工具,需要自定义获取同步状态和释放状态的方式,也就是AQS架构图中的第一层:API层。