AQS原码分享

0. 概述

Raido(就是我的名字啦)是JAVA后端开发，以下文字全是我最近学习java锁机制心得总结，记录下来也分享给大家，如果有错误的地方，也请指出，大家一起进步。

0.1 什么是AQS？

AQS核心类AbstractQueuedSynchronizer位于java.util.concurrent.locks包下，翻译过来叫同步队列。

1.0 结构

1.1 一个变量-state

state代表队列当前同步状态，>1代表正在支持同步操作，=0说明没有线程执行同步操作，可以争夺锁（基于CAS）。

1.1.1 为什么特意用volatile修饰？ 两个原因：

保证可见性：被volatile修饰的变量，在每次写操作之后都会插入一条store内存屏障命令，将最新值刷新到主内存，在每个读操作之前，都会加入一条load内存屏障命令，强制线程从主内存加载该变量到工作内存；

禁止指令重排：被volatile修饰的变量，便衣的时候会插入内存屏障，告诉CPU和编译器，无论什么命令都不能与该指令重排。

保证原子操作(由Unsaft保证)：同步操作必须考虑JAVA内存模型，即原子性，可见性，隔离性。AQS的底采用Unsaft.compareAndWasp()，可以做到硬件级别原子操作，那什么又叫硬件级别原子操作？这涉及到汇编，不是三流程序员清楚的，为了避免误导，简单从名字理解硬件级别原子操作能保证线程的原子操作没问题！！

1.2 一个引用-exclusiveOwnerThread

exclusiveOwnerThread主要用于锁的重入，2.5节讲解。

1.3 一条队列-CLH

CLH是双向虚拟链表，为啥叫虚拟？因为它是由一个个Node节点形成的链表。

2.0 锁分类

2.1 CLH队列特点

CLH队列头尾节点不存储实际数据，当线程抢锁失败，CAS争夺插入尾节点，当线程释放锁之后，公平锁模式下会唤醒头节点的后继节点争夺锁，非公平锁模式下，刚刚抢锁失败的线程获得插队抢锁的机会。从这我们看出来，CLH队列里面的都是渴望获取锁的线程，它们非常守规矩，等队头的线程干完活了，不要锁了，会唤醒头节点的后继节点，这也是为什么AQS使用链表不使用数组的原因，因为AQS全都是插入移除操作，不过它也有遍历操作(2.3节)。

2.2 独占式

代表ReentrantLock

加锁(基于非公平锁)

独占式锁代表有ReentrantLock，上锁时首先用CAS尝试将state设置成1，如果失败，说明其他线程持有锁，执行else操作。

else操作再次尝试获取锁，这里的语法非常美妙，利用&&的断路效应，先执行tryAcquire(arg)，返回false的时候后面的语句就不会继续执行下去，比我这种渣渣写的if else好看多了。

我们看看tryAcquire(arg)都干了什么！获取同步状态state，判断是否重入，否则CAS加锁，上述都失败就返回false，这个时候线程就得丢到CLH队列

让我们回过头来看CLH队列怎么添加线程的。首先看addWaiter()，add waiter，看就知道了，添加一个服务员(呸！)，是添加一个等待者。它首先获取队列尾元素，再用CAS那套将当前线程塞到队尾，第一次CAS失败后，执行enq(node)，该方法里面是jdk处处可见的for(;;)，不塞入队伍不返回那种，颇有一种把你CPU榨干为止的气势。

假如线程入队成功，将又是一个for(;;)，判断该节点的前驱节点是否为头节点，同时CAS设置state成功才能逃出循环。或者另外一种情况，头节点statue=SIGNAL，（从注解来读）表明该节点可以安全停止，停止自旋，进入阻塞状态。

解锁

解锁很简单，不需要CAS操作，先判断currentThread==exclusiveOwnerThread，true的话还得等state减到0，等state=0的时候，才算解锁成功，唤醒头节点的后继节点。

tryRelease(arg)函数设置减少state到0。 unparkSuccessor(h)在state=0的时候，唤醒头节点的后继节点。也是基于Unsaft.unpark()函数。

2.3 共享式

代表Semaphore信号量，CyclicBarrier屏障，CountDownLatch计数器

初始化(下面教程基于Semaphore)

共享式的特点是多个线程同时持有锁(取决于初始化时传的n，解锁时会唤醒队列所有线程)。

加锁(基于非公平锁)

加锁是一个基于CAS的--state过程，每次传人1，如果state-1小于0，说明锁已经没了，返回false告诉线程入队列去。剩下的没啥好说的！值得一提的是，共享式无论是加锁和解锁都是CAS操作，原因嘛，可能有多个线程同时解锁，所以需要hold住。

2.4 公平锁&非公平锁

非公平锁比公平锁效率高，因为线程抢锁失败到入队前，还有一次抢锁成功的机会，这么设计的原因是线程执行同步代码块的时间比较快(当然啦，这是理想条件)，说不定就踩到狗屎运抢到锁，不用入队列。公平锁控制下线程只能乖乖去排队。

2.5 重入锁

重入锁只在独占式存在意义。AQS使用一个变量exclusiveOwnerThread存储获得锁的线程，抢锁的时候判断state状态，如果大于0，说明有锁，接着判断抢锁线程==exclusiveOwnerThread？，如果两者相同，该锁是重入锁(我觉得这里的重入锁只是个概念，方便理解，其锁性质一点没变)，++state。解锁的时候也会--state，保证了每次重入的++都有一次释放的--。