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关于java:AQS-终

jiezi

1、入同步队列

当 AQS 在尝试获取锁失败时，会将以后线程结构成 Node 节点，插入同步队列中。
在说入队列操作之前，须要对 Node 的数据结构进行一下阐明

1.1、同步队列 数据结构

同步队列 的数据结构为 双向链表 。

Node 中 waitStatus 值的定义十分要害。

// 线程已勾销
static final int CANCELLED =  1;
// 线程须要被 unpark
static final int SIGNAL    = -1;
// 线程在期待
static final int CONDITION = -2;
// 下一个 acquireShared 须要被流传
static final int PROPAGATE = -3;

volatile int waitStatus;

1.2、入队列流程

  1. tryAcquire 失败后，线程会被结构为 Node 节点退出到同步队列。
  2. 入队列（addWaiter）

2.1. 如果 tail == null
结构一个不指向任何线程的 Node 节点，并设置为 head,tail
2.2. 如果 tail != null

1. 尝试疾速插入：尝试将以后节点设置为尾节点，如果胜利则间接返回。这里的指针操作细节为：先将以后节点 `prev` 指针指向 `tail`, 再用 `CAS` 将以后节点设置为尾节点, 最初再将 `tail` 的 `next` 指针指向以后节点
2. 如果尝试疾速插入失败，则会应用自旋的形式，执行上诉步骤直到胜利
  1. 节点自旋获取锁（acquireQueued）

3.1. 获取以后节点的上一个节点 prev
3.2. 如果 prev 为头节点，且 tryAcquire 胜利，那么设置以后节点为 head, 并将原 head 的 next 设置为 null
3.3. 如果 3.2 步骤不满足。依据节点 waitStatus 的值，做不同的解决 

1. 若 `waitStatus = SIGNAL` 间接返回 true，并执行 `park`，返回中断标记
2. 若 `waitStatus = CANCELLED` 将勾销节点从队列中删除, 返回 `false`
3. 若 `waitStatus` 为其余值，设置 `waitStatus = SIGNAL`, 返回 `false`

残缺流程入图所示

1.3 几个对于源码纳闷的解答

Q： 为什么入队列须要用以后 node 的 prev 先指向 tail, 再用 tail 的 next 指向 node,
A： 如果先用 tail 的 next 指向 node, 那么当 node CAS 设置为 tail 胜利之后，然而 tail 的 next 指针却可能指向别的 node

2、出同步队列

  1. tryRelease 失败，间接返回
  2. head == null, 或 waitStatus == 0，返回 胜利
  3. 如果 waitStatus 值小于 0，需先设置为 0
  4. 获取 head 的下一个节点 next。如果 next 为 null, 或者 waitStatus > 0, 则须要从 tail 节点向前遍历，找到 waitStatus <= 0 且间隔 head 节点最近的节点，并将之唤醒

注：出队列，实质是 unpark head 的 next 节点。而节点出队列的动作，实际上是在 acquireQueued 中解决。
注：留神看同步队列的数据结构，head 节点始终是一个不指向任何线程的 Node 节点，能够了解为哨兵节点

残缺流程入图所示

3、入期待队列

3.1、期待队列数据结构

期待队列是一个单向的链表队列，构造如下

3.2、入队列流程

线程能够调用 await 办法，阐明线程曾经拿到了锁。因而 await 的流程，绝对简略

3.2.1 无参的 await
  1. 将以后线程结构成 Node 节点，退出期待队列中
  2. 调用 release（出同步队列）开释以后占用的锁资源
  3. 如果线程处于期待队列中，执行 park；否则退出循环
  4. 因为是无参 await，以后线程须要被唤醒，能力继续执行。
  5. 线程被唤醒后，如果不是因为中断唤醒，那么会持续反复 3 – 5 动作。
  6. 线程被唤醒，并且曾经处于同步队列中，尝试获取锁

残缺流程入图所示

3.2.2 带工夫的 await
  1. 将以后线程结构成 Node 节点，退出期待队列中
  2. 调用 release（出同步队列）开释以后占用的锁资源
  3. 如果线程处于期待队列中（判断的条件即：awaitStatus = CANDITION）执行 park；否则退出循环
  4. 如果期待超时，则入同步队列，退出循环
  5. 如果等待时间大于自旋工夫（1m），则 park。
  6. 反复 3 – 5 动作
  7. 线程被唤醒，并且曾经处于同步队列中，尝试获取锁

残缺流程图如下

3.3 几个对于源码纳闷的解答

Q： 为什么得判断节点不处于同步队列才须要 park？
A： 从源码能够看出，线程是先入的期待队列，而后才开释资源。也就是在开释锁资源后，有可能其余的线程，抢到了锁，调用了 signal，并且把先前的线程唤醒，并插入到同步队列中。
Q： 为什么 await 工夫小于等于 1 秒 时，只需自旋，不须要 park
A： 若以后没有任何许可，park 会将以后线程挂起，产生线程切换，效率会比自旋差。

4、出期待队列

  1. 将 firstWaiter 移出期待队列中, 并设置新的 firstWaiter
  2. CAS 将 firstWaiter 的 waitStatus 值设置为 SINGLE(期待 CONDITION)
  3. CAS 设置胜利，则将 firstWaiter 节点入同步队列
  4. 如果同步队列 原尾节点 被勾销，或者节点的状态被扭转了，则将原尾节点唤醒

流程图如下

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