AbstractQueuedSynchronizer 同步队列

AbstractQueuedSynchronizer 维护一个同步变量state,用这个变量来维护锁的状态, 变量值为0表示没有线程加锁,变量值大于0表示有线程加锁了。 对于线程来说, 加锁就是增加这个同步变量,解锁就是释放这个同步变量,增加成功表示加锁成功,线程从此拥有锁。

锁分两种类型, 独占锁和共享锁, 独占锁代表只有一个线程可以加锁成功, 共享锁代表有多个线程可以加锁成功。

线程在竞争失败时(加锁失败), 会被放到一个同步等待队列(FIFO)中, 当持有锁的线程释放锁时,队列中的节点(线程)就有机会加锁(按顺序加锁), 加锁成功的节点会从队列中移出(head指向它,但不算在队列中了)。

同步等待队列是一个CLH加锁队列的变种, CLH通常用于队列自旋锁, 同步等待队列使用类似于CLH的控制机制来阻塞加锁的线程,每个节点代表一个线程, 在前驱节点中放置后续线程的控制信息(阻塞、自旋等),每个节点循环读取前驱节点的状态,根据状态来进行自旋或者阻塞自己,已经加锁的节点在释放锁时,需要需要唤醒后继节点。


image.png

加入队列时,需要将新节点设置为tail(原子操作), 出队列时,需要将队列设置为head(也就是说head指向的节点不属于队列)。

代表队列节点的是Node类,它有几个重要成员:

volatile Node prev;
volatile Node next;
volatile int waitStatus;
volatile Thread thread;

thread是节点对应的等待线程,它有可能在自旋,也有可能在阻塞,还有可能被取消了。
prev是节点前驱,它指向前一个节点,主要用来处理节点取消, 在前驱节点对应的线程被取消时(等待超时或者被中断),其正常后继节点通过prev可以向前移动直到链接上正常节点(这总会成功,因为head指向的一定是正常节点)。
next是节点后继,它指向后一个节点, 主要用来实现阻塞机制,当前节点在释放锁或者被取消时,通过next找到后继节点的线程id,然后唤醒它。

waitStatus是节点状态, 它的取值如下:

        static final int CANCELLED =  1;
        static final int SIGNAL    = -1;
        static final int CONDITION = -2;
        static final int PROPAGATE = -3;
节点状态 取值 说明
0 初始值
CANCELLED 1 线程等待超时或者被中断时,标记为取消状态,一旦节点进入此状态便不会转换到其他状态,实际上一个取消节点对应的线程永远不会被再次阻塞。
SIGNAL -1 表示此节点的后继者已经(或者马上会)被阻塞,所以当前节点在释放锁或者取消的时候, 需要唤醒其后继节点。
CONDITION -2 表示当前线程在条件队列中,当线程从条件队列移动到同步队列时,状态会被设置为0。
PROPAGATE -3 表示下次acquireShared可以无条件传播到后续地点

AQS同步器支持独占锁和同步锁, 每种锁使用不同的节点模式:

        static final Node SHARED = new Node();
        static final Node EXCLUSIVE = null;
        Node nextWaiter;
        Node(Thread thread, Node mode) {     // Used by addWaiter
            this.nextWaiter = mode;
            this.thread = thread;
        }

这里nextWaiter有两个作用,一个是用来指示是否为SHARED模式的节点,一个是在条件队列中使用,指向下一个等待条件的节点。

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