AQS源碼探究_02 AQS簡介及屬性分析

1. 簡介

AQS的全稱是AbstractQueuedSynchronizer，它的定位是為Java中幾乎所有的鎖和同步器提供一個基礎框架。

AQS是基于FIFO的隊列實現的，并且內部維護了一個狀態變量state，通過原子更新這個狀態變量state即可以實現加鎖解鎖操作。

2. 主要內部類Node

static final class Node { // 標識一個節點是共享模式 static final Node SHARED = new Node(); // 標識一個節點是互斥模式 static final Node EXCLUSIVE = null; // 標識線程已取消（表示當前節點處于取消狀態） static final int CANCELLED = 1; // 標識后繼節點需要喚醒（表示當前節點需要喚醒他的后繼節點） static final int SIGNAL = -1; // 標識線程等待在一個條件上 static final int CONDITION = -2; // 標識后面的共享鎖需要無條件的傳播（共享鎖需要連續喚醒讀的線程） static final int PROPAGATE = -3; // 當前節點保存的線程對應的等待狀態（node狀態可選值：0，SIGNAL，CANCELLED，CONDITION，PROPAGATE） // waitStatus == 0 默認狀態 // waitStatus > 0 取消狀態 // waitStatus == -1 表示當前node如果是head節點時，釋放鎖之后需要喚醒它的后繼節點 volatile int waitStatus; // 前一個節點（前驅）：用于node構建 FIFO隊列~ volatile Node prev; // 后一個節點（后驅）：用于node構建 FIFO隊列~ volatile Node next; // 當前node節點封裝的線程 volatile Thread thread; // 下一個等待在條件上的節點（Condition鎖時使用） Node nextWaiter; // 是否是共享模式 final boolean isShared() { return nextWaiter == SHARED; } // 獲取前一個節點 final Node predecessor() throws NullPointerException { Node p = prev; if (p == null) throw new NullPointerException(); else return p; } // 節點的構造方法 Node() { // Used to establish initial head or SHARED marker } // 節點的構造方法 Node(Thread thread, Node mode) { // Used by addWaiter // 把共享模式還是互斥模式存儲到nextWaiter這個字段里面了 this.nextWaiter = mode; this.thread = thread; } // 節點的構造方法 Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition // 等待的狀態，在Condition中使用 this.waitStatus = waitStatus; this.thread = thread; } }

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雙鏈表結構，節點中保存著當前線程、前一個節點、后一個節點以及線程的狀態等信息。

3. 主要屬性

// 隊列的頭節點: 任何時刻，頭結點對應的線程就是當前持鎖線程~ private transient volatile Node head; // 隊列的尾節點：(阻塞隊列不包含頭結點head，是從head.next 開始，到 tail 結束，這個區間是阻塞隊列~) private transient volatile Node tail; // 控制加鎖解鎖的狀態變量 // 獨占模式下：0 表示未加鎖狀態， >0 表示已加鎖狀態 private volatile int state;

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定義了一個狀態變量和一個隊列，狀態變量用來控制加鎖解鎖，隊列用來放置等待的線程。

注意：這幾個變量都要使用volatile關鍵字來修飾，因為是在多線程環境下操作，要保證它們的值修改之后對其它線程立即可見。

這幾個變量的修改是直接使用的Unsafe這個類來操作的：

// 獲取Unsafe類的實例，注意這種方式僅限于jdk自己使用，普通用戶是無法這樣調用的 private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe(); // 狀態變量state的偏移量 private static final long stateOffset; // 頭節點的偏移量 private static final long headOffset; // 尾節點的偏移量 private static final long tailOffset; // 等待狀態的偏移量（Node的屬性） private static final long waitStatusOffset; // 下一個節點的偏移量（Node的屬性） private static final long nextOffset; static { try { // 獲取state的偏移量 stateOffset = unsafe.objectFieldOffset (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("state")); // 獲取head的偏移量 headOffset = unsafe.objectFieldOffset (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("head")); // 獲取tail的偏移量 tailOffset = unsafe.objectFieldOffset (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("tail")); // 獲取waitStatus的偏移量 waitStatusOffset = unsafe.objectFieldOffset (Node.class.getDeclaredField("waitStatus")); // 獲取next的偏移量 nextOffset = unsafe.objectFieldOffset (Node.class.getDeclaredField("next")); } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); } } // 調用Unsafe的方法原子更新state protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) { return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update); }

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4. 父類屬性

AQS還用到了其父類AbstractOwnableSynchronizer的一些屬性：

// 獨占模式下：表示當前持有鎖的線程~ private transient Thread exclusiveOwnerThread;

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任務調度 容器

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