深入浅出AQS之组件概览

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之前分析了AQS中的独占锁,共享锁,条件队列三大模块,现在从结构上来看看AQS各个组件的情况。

深入浅出AQS之独占锁模式
深入浅出AQS之共享锁模式
深入浅出AQS之条件队列
前面三篇文章如果之前没有AQS基础的话看起来会比较吃力,这篇文章说明一下AQS的基础知识,方便快速了解AQS。

首先AQS的基本执行过程就是尝试获取锁,成功则返回,如果失败就进入同步队列进行锁资源的等待。基于这个流程可以看出队列跟队列中的节点应该是两个重点。

首先来看下AQS里队列节点Node的结构:

Node节点

该类中有五个字段,依次来看一下:

  1. prev,next:指向它的前置节点跟后继节点,由此看出AQS中的同步队列是个双向链表。
  2. thread:当前线程对象。
  3. waitStatus:当前节点的状态,是个int类型变量,依次有如下几种:
类型 说明
-1 SIGNAL 当前节点的后继节点被阻塞,因此当当前节点在释放或者取消的时候需要唤醒它的后继节点。
1 CANCELLED 当前节点由于超时或者中断被取消,节点进入这个状态以后将保持不变。注:这是唯一大于0的值,很多判断逻辑会用到这个特征
-2 CONDITION 当前节点正处在条件队列中,在条件达成前不能获取锁。
-3 PROPAGATE 当前节点获取到锁的信息需要传递给后继节点,共享锁模式使用该值。
0 节点初始状态。
  1. nextWaiter:如果当前节点是共享模式,该值会指向一个SHARE节点。如果当前节点是在条件队列中,则该值会指向下一个等待条件的节点。

了解了Node节点的数据结构以后,看下独占锁模式下的同步队列的结构:

独占锁同步队列

注:head节点是new出来一个新的Node节点,而tail是直接指向队列中最后一个节点。

了解了独占锁模式队列以后,看下共享锁模式下的同步队列(注意对比其中的不同):

共享锁同步队列

注:共享锁跟独占锁是同一个同步队列,也就是说同步队列中的节点既可以是共享类型也可以是独占类型。

除了独占锁跟共享锁使用的同步队列,还有一个很重要的队列就是条件队列,一起看下:

条件队列

注意区分条件队列跟同步队列的区别:1、头尾指针,2、单链表

搞明白了AQS中这些基础的数据结构以后,最后再看下AQS对外提供的API:
独占锁模式:

方法名 说明
acquire 独占模式获取锁,不响应中断,如果发生中断只会把当前线程的中断状态设置为true
acquireInterruptibly 独占模式获取锁,如果在获取锁的过程中线程被中断,则直接抛出中断异常
release 释放锁资源

共享锁模式:

方法名 说明
acquireShared 共享模式获取锁,不响应中断,如果发生中断只会把当前线程的中断状态设置为true
acquireSharedInterruptibly 共享模式获取锁,如果在获取锁的过程中线程被中断,则直接抛出中断异常
releaseShared 释放锁资源

条件队列:

方法名 说明
await 阻塞等待条件,如果被中断则抛出中断异常
awaitUninterruptibly 阻塞等待条件,不响应中断,如果发生中断只会把线程中断状态设置为true
awaitNanos 等待纳秒时间,如果被中断则抛出中断异常
awaitUntil 等待直到一个截止时间,如果被中断则抛出中断异常
await(long time, TimeUnit unit) 等待一个指定时间,如果被中断则抛出中断异常
signal 唤醒等待队列中的第一个节点
signalAll 唤醒等待队列中的所有节点

扩展API:

方法名 说明
tryAcquire 尝试获取独占锁,不阻塞
tryAcquireNanos 尝试在指定纳秒时间内获取独占锁,如果被中断则抛出中断异常
tryRelease 尝试释放独占锁,不阻塞
tryAcquireShared 尝试获取共享锁,不阻塞
tryAcquireSharedNanos 尝试在指定纳秒时间内获取共享锁,如果被中断则抛出中断异常
tryReleaseShared 尝试释放共享锁,不阻塞

了解了上面介绍的关于AQS的基础数据结构及API以后,再去看我之前写的三篇分别介绍独占锁,共享锁,条件队列实现原理的文章就不会云里雾里了。

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