靓仔靓女们好，咱们又见面了，我是公众号：java小杰要加油，现就职于京东，致力于分享java相干常识，包含但不限于并发、多线程、锁、mysql以及京东面试真题
AQS介绍
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AQS全称是AbstractQueuedSynchronizer，是一个形象队列同步器，JUC并发包中的大部分的并发工具类，都是基于AQS实现的，所以了解了AQS就算是四舍五入把握了JUC了（好一个四舍五入学习法）那么AQS到底有什么神奇之处呢？有什么特点呢？让咱们明天就来拔光它，一探到底！
- state：代表被抢占的锁的状态
- 队列：没有抢到锁的线程会包装成一个node节点寄存到一个双向链表中
AQS大略长这样，如图所示：
你说我轻易画的，我可不是轻易画的啊，我是有bear而来,来看下AQS根本属性的代码
那么这个Node节点又蕴含什么呢？来吧，展现。
那么咱们就能够把这个队列变的更具体一点
怎么忽然进去个exclusiveOwnerThread？还是保留以后取得锁的线程，哪里来的呢
还记得咱们AQS一开始继承了一个类吗
这个exclusiveOwnerThread就是它外面的属性
再次回顾总结一下，AQS属性如下：
- state：代表被抢占的锁的状态
- exclusiveOwnerThread：以后取得锁的线程
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队列：没有抢到锁的线程会包装成一个node节点寄存到一个双向链表中
-
Node节点 ：
* thread: 以后node节点包装的线程 * waitStatus：以后节点的状态 * pre: 以后节点的前驱节点 * next: 以后节点的后继节点 * nextWaiter:示意以后节点对锁的模式，独占锁的话就是null,共享锁为Node()
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好了，咱们对AQS大略是什么货色什么构造长什么样子有了个分明的认知，上面咱们间接上硬菜，从源码角度剖析下，AQS加锁，它这个构造到底是怎么变动的呢？
注：以下剖析的都是独占模式下的加锁
- 独占模式 : 锁只容许一个线程取得 NODE.EXCLUSIVE
- 共享模式 ：锁容许多个线程取得 NODE.SHARED
AQS加锁源码——acquire
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}乍一看这是什么啊，没关系，咱们能够把它画成流程图不便咱们了解，流程图如下
上面咱们来一个一个剖析，图文并茂，来吧宝贝儿。
AQS加锁源码——tryAcquire
protected boolean tryAcquire(int arg) {
throw new UnsupportedOperationException();
}这是什么状况？怎么间接抛出了异样？其实这是由AQS子类重写的办法，就相似lock锁，由子类定义尝试获取锁的具体逻辑
咱们平时应用lock锁时往往如下 （若不想看lock锁怎么实现的能够间接跳转到下一节）
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try{
//todo
}finally {
lock.unlock();
}咱们看下lock.lock()源码
public void lock() {
sync.lock();
}这个sync又是什么呢，咱们来看下lock类的总体属性就好了
所以咱们来看下 默认非偏心锁的加锁实现
static final class NonfairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;
final void lock() {
//将state状态从0设为1 CAS形式
if (compareAndSetState(0, 1))
//如果设定胜利的话，则将以后线程（就是本人）设为占有锁的线程
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
//设置失败的话，就以后线程没有抢到锁，而后进行AQS父类的这个办法
acquire(1);
}
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
//调用非偏心锁的办法
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
}当初压力又来到了nonfairTryAcquire(acquires)这里
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
//取得以后线程
final Thread current = Thread.currentThread();
//取得以后锁的状态
int c = getState();
//如果锁的状态是0的话，就表明还没有线程获取到这个锁
if (c == 0) {
//进行CAS操作，将锁的状态改为acquires，因为是可重入锁，所以这个数字可能是>0的数字
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
//将以后持有锁的线程设为本人
setExclusiveOwnerThread(current);
//返回 获取锁胜利
return true;
}
}// 如果以后锁的状态不是0，判断以后获取锁的线程是不是本人，如果是的话
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
//则重入数加acquires （这里acquires是1） 1->2 3->4 这样
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow 异样检测
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
//将锁的状态设为以后值
setState(nextc);
//返回获取锁胜利
return true;
}
//以后获取锁的线程不是本人，获取锁失败，返回
return false;
}由此可见，回到方才的问题，AQS中的tryAcquire是由子类实现具体逻辑的
AQS加锁源码——addWaiter
如果咱们获取锁失败的话，就要把以后线程包装成一个Node节点，那么具体是怎么包装的呢，也须要化妆师经纪人吗？
咱们来看下源码就晓得了addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg) 这就代表增加的是独占模式的节点
private Node addWaiter(Node mode) {
//将以后线程包装成一个Node节点
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
// 申明一个pred指针指向尾节点
Node pred = tail;
//尾节点不为空
if (pred != null) {
//将以后节点的前置指针指向pred
node.prev = pred;
//CAS操作将以后节点设为尾节点，tail指向以后节点
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
//pred下一节点指针指向以后节点
pred.next = node;
//返回以后节点 （此时以后节点就曾经是尾节点）
return node;
}
}
//如果尾节点为空或者CAS操作失败
enq(node);
return node;
}其中node的构造函数是这样的
Node(Thread thread, Node mode) { // Used by addWaiter
this.nextWaiter = mode;
this.thread = thread;
}咱们能够通过图解的办法来更直观的来看下addWaiter做了什么
由图可知，如果已经尾节点不为空的时候，node节点会退出到队列开端，那么如果已经尾节点为空或者CAS失败调用enq(node);会怎么样呢？
AQS加锁源码——enq
private Node enq(final Node node) {
//死循环，直到有返回值
for (;;) {
//申明一个t的指针指向tail
Node t = tail;
//如果尾巴节点为空
if (t == null) { // Must initialize
//则CAS设置一个节点为头节点（头节点并没有包装线程！）这也是提早初始化头节点
if (compareAndSetHead(new Node()))
//将尾指针指向头节点
tail = head;
} else { //如果尾节点不为空，则阐明这是CAS失败
// 将node节点前驱节点指向t
node.prev = t;
//持续CAS操作将本人设为尾节点
if (compareAndSetTail(t, node)) {
//将t的next指针指向本人 （此时本人真的是尾节点了）
t.next = node;
//返回本人节点的前置节点,队列的倒数第二个
return t;
}
}
}
}- 队列中的头节点，是提早初始化的，加锁时用到的时候才去输入话，并不是一开始就有这个头节点的
- 头节点并不保留任何线程
end 尾分叉
// 将node节点前驱节点指向t
node.prev = t; 1
//持续CAS操作将本人设为尾节点
if (compareAndSetTail(t, node)) { 2
//将t的next指针指向本人 （此时本人真的是尾节点了）
t.next = node; 3
//返回本人节点的前置节点,队列的倒数第二个
return t;
}咱们留神到，enq函数有下面三行代码，3是在2执行胜利后才会执行的，因为咱们这个代码无时无刻都在并发执行，存在一种可能就是
1执行胜利，2执行失败（cas并发操作），3没有执行，所以就只有一个线程1,2,3都执行胜利，其余线程1执行胜利，2，3没有执行胜利，呈现尾分叉状况，如图所示
这些分叉失败的节点，在当前的循环中他们还会执行1，直总会指向新的尾节点，1，2，3这么执行，早晚会入队
AQS加锁源码——acquireQueued
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
// 是否有异样产生
boolean failed = true;
try {
//中断标记
boolean interrupted = false;
//开始自旋，要么以后线程尝试去拿到锁，要么抛出异样
for (;;) {
//取得以后节点的上一个节点
final Node p = node.predecessor();
//判断这个节点是不是头节点，如果是头节点则获取锁
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
//将此节点设为头节点
setHead(node);
//原来的头节点出队
p.next = null; // help GC
failed = false;
//返回是否中断
return interrupted;
}
// 阐明p不是头节点
// 或者
// p是头节点然而获取锁失败
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
// 中断标记设为true
interrupted = true;
}
} finally {
//如果有异样产生的话
if (failed)
//勾销以后线程竞争锁，将以后node节点状态设置为cancel
cancelAcquire(node);
}
}其中有一行代码是setHead(node);
private void setHead(Node node) {
head = node;
node.thread = null; //将head节点的线程置为空
node.prev = null;
}- 为什么要将头节点的线程置为空呢，是因为在
tryAcquire(arg)中就曾经记录了以后获取锁的线程了，在记录就多此一举了，咱们看前文中提到的nonfairTryAcquire(acquires)其中有一段代码
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
//将以后持有锁的线程设为本人
setExclusiveOwnerThread(current);
//返回 获取锁胜利
return true;
}可见 setExclusiveOwnerThread(current);就曾经记录了取得锁的线程了
咱们acquireQueued返回值是中断标记，true示意中断过，false示意没有中断过，还记得咱们一开始吗，回到最后的终点
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}如果返回了true,代表此线程有中断过，那么调用 selfInterrupt();办法，将以后线程中断一下
static void selfInterrupt() {
Thread.currentThread().interrupt();
}AQS加锁源码——shouldParkAfterFailedAcquire
程序运行到这里就阐明
// 阐明p不是头节点
// 或者
// p是头节点然而获取锁失败
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
// 中断标记设为true
interrupted = true;
}咱们来剖析下shouldParkAfterFailedAcquire(p, node)的源码外面到底做了什么？
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
//获取以后节点的前置节点的状态
int ws = pred.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL)
//如果是SIGNAL（-1）状态间接返回true,代表此节点能够挂起
//因为前置节点状态为SIGNAL在适当状态 会唤醒后继节点
return true;
if (ws > 0) {
//如果是cancelled
do {
//则从后往前依此跳过cancelled状态的节点
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
//将找到的符合标准的节点的后置节点指向以后节点
pred.next = node;
} else {
//否则将前置节点期待状态设置为SIGNAL
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}其中的node.prev = pred = pred.prev;能够看成
pred = pred.prev;
node.prev = pred;
可见一顿操作后，队列中跳过了节点状态为cancelled的节点
AQS加锁源码——parkAndCheckInterrupt
当shouldParkAfterFailedAcquire返回true时就代表容许以后线程挂起而后就执行 parkAndCheckInterrupt()这个函数
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
// 挂起以后线程 线程卡在这里不再下执行，直到unpark唤醒
LockSupport.park(this);
return Thread.interrupted();
}所以以后线程就被挂起啦
AQS加锁源码——cancelAcquire
咱们还记得前文中提到acquireQueued中的一段代码
try {
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}这是抛出异样时解决节点的代码，上面来看下源代码
private void cancelAcquire(Node node) {
//过滤掉有效节点
if (node == null)
return;
//以后节点线程置为空
node.thread = null;
//获取以后节点的前一个节点
Node pred = node.prev;
//跳过勾销的节点
while (pred.waitStatus > 0)
node.prev = pred = pred.prev;
//记录过滤后的节点的后置节点
Node predNext = pred.next;
//将以后节点状态改为CANCELLED
node.waitStatus = Node.CANCELLED;
// 如果以后节点是tail尾节点 则将从后往前找到第一个非勾销状态的节点设为tail尾节点
if (node == tail && compareAndSetTail(node, pred)) {
//如果设置胜利，则tail节点前面的节点会被设置为null
compareAndSetNext(pred, predNext, null);
} else {
int ws;
//如果以后节点不是首节点的后置节点
if (pred != head && //并且
//如果前置节点的状态是SIGNAL
((ws = pred.waitStatus) == Node.SIGNAL || //或者
//状态小于0 并且设置状态为SIGNAL胜利
(ws <= 0 && compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL))) &&
//并且前置节点线程不为null时
pred.thread != null) {
//记录下以后节点的后置节点
Node next = node.next;
//如果后置节点不为空 并且后置节点的状态小于0
if (next != null && next.waitStatus <= 0)
//把以后节点的前驱节点的后继指针指向以后节点的后继节点
compareAndSetNext(pred, predNext, next);
} else {
//唤醒以后节点的下一个节点
unparkSuccessor(node);
}
//将以后节点下一节点指向本人
node.next = node; // help GC
}
}看起来太简单了，不过没关系，咱们能够拆开看，其中有这一段代码
//以后节点线程置为空
node.thread = null;
//获取以后节点的前一个节点
Node pred = node.prev;
//跳过勾销的节点
while (pred.waitStatus > 0)
node.prev = pred = pred.prev;
//记录过滤后的节点的后置节点
Node predNext = pred.next;
//将以后节点状态改为CANCELLED
node.waitStatus = Node.CANCELLED;如图所示
通过while循环从后往前找到signal状态的节点，跳过两头cancelled状态的节点，同时将以后节点状态改为CANCELLED
咱们能够把这简单的判断条件转换成图来直观的看一下
- 以后节点是尾节点时,队列变成这样
- 以后节点是head后继节点
- 以后节点不是尾节点也不是头节点的后继节点（队列中的某个一般节点）
总结
太不容易了家人们，终于到了这里，咱们再来总结一下整体的流程
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}1.基于AQS实现的子类去实现tryAcquire尝试获取锁
2.如果获取锁失败，则把以后节点通过addWaiter办法包装成node节点插入队列
- 如果尾节点为空或者CAS操作失败则调用
enq办法保障胜利插入到队列，若节点为空则初始化头节点
3.acquireQueued办法，入队后的节点持续获取锁（此节点的前置节点是头节点）或者挂起
-
shouldParkAfterFailedAcquire判断节点是否应该挂起- 如果以后节点的前置节点是signal状态，则返回true,能够挂起
- 如果以后节点的前置节点是cancelled，则队列会从以后节点的前一个节点开始从后向前遍历跳过cacelled状态的节点，将以后节点和非cacelled状态的节点连接起来，返回false,不能够挂起
- 否则将前置节点期待状态设置为SIGNAL，返回false,不能够挂起
parkAndCheckInterrupt挂起以后线程cancelAcquire将以后节点状态改为cancelld
selfInterrupt();设置中断标记，将中断补上
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