对AQS的理解

2024-04-07 08:18:56

三种让线程等待和唤醒的方法

1）使用Object中的wait()方法让线程等待，使用`Object`中的`notify()`方法唤醒线程

2)使用`JUC`包中`Condition`的`await()`方法让线程等待，使用`signal()`方法唤醒线程

3）`LockSupport`类可以阻塞当前线程以及唤醒指定被阻塞的线程

（`park()`和`unpark()`）

传统的synchronized和Lock实现等待唤醒通知的约束

代码Demo

static Object objectLock=new Object();

new Thread(()->{
	synchronized(objectLock){
		objectLock.wait();
	}
},"A").start();

new Thread(()->{
    synchronized(objectLock){
        objectLock.notify();
    }
},"B").start();

发生的2类异常

1）wait方法和notify方法，两个都去掉同步代码块？？

异常情况：会报IllegalMonitorStateException异常

2）将notify放在wait方法前面

异常情况：程序无法执行，无法唤醒

等待中的线程才会被唤醒，否则无法唤醒

总结

i）wait和notify方法必须要在同步块或者方法里面，且成对出现使用

ii）先wait后notify

LockSupport

是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语

通过park()和unpark(thread)方法来实现阻塞和唤醒线程

使用了一种名为Permit(许可)来做到阻塞和唤醒线程

每个线程都有一个许可，许可permit只有2个值1和0，默认是0

可以把许可看作一种（0，1）信号量，但许可的累加上限是1

park源码

permit默认为0，所以一开始调用park()方法，当前线程就会阻塞，直到别的线程将当前线程的permit设置为1时，park方法会被唤醒，然后会将permit再次设置为0并返回

unpark(thread)源码

调用unpark(thread)方法后，会将thread线程的许可permit设置为1（多次调用unpark方法，不会累加，permit还是1）会唤醒thread线程，之前阻塞的LockSupprt.park()方法会立即返回

总结

1）无锁块要求

2）没有先唤醒后等待的顺序要求（unpark可以在park之前执行）

面试题

1）为什么可以先唤醒线程（unpark）后阻塞线程（park）？

因为unpark获得了一个凭证，之后再调用park方法，就可以名正言顺地凭证消费，不会阻塞

2）为什么唤醒两次后阻塞两次，但最终结果还会阻塞线程？

因为凭证的数量最多为1，连续调用两次unpark和调用一次unpark效果一样，只会增加一个凭证，而调用两次park却需要消费两个凭证，凭证不够，不能放行，则阻塞在那

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）

是用来构建锁或者其他同步器组件的重量级基础框架及整个JUC体系的基石，通过内置的FIFO队列来完成资源获取线程的排队工作，并通过一个int类型变量表示持有锁的状态

这个队列就是AQS的抽象表现，它将请求共享资源的线程封装成队列的节点（Node），通过CAS，自旋以及LockSupprt.park()的方式，维护state遍历，使并发达到同步的控制效果

AQS内部体系架构

AQS同步队列的基本结构

AQS=state（同步状态）+CLH队列

包括了头、尾、前、后指针

AQS内有Node类：

Node=waitState+前后指针指向

包括int变量waitState（等待状态：等待区其他线程的等待状态）成员变量

AQS源码深度解读

ReentrantLock原理：使用Sync锁，Sync又实现了AQS

公平锁和非公平锁：

在创建完公平/非公平锁后，调用lock方法会进行加锁，最终都会调用到acquire方法

！hasQueuedPredecessors()

lock()

当加锁时（公平/不公平锁），先用CAS抢占，若抢占不了，进入acquire()方法

acquire()

tryAcquire()

不公平锁的抢占(nonfairTryAcquire)

i）c==0，表示之前抢占的线程A已经用完了，现在线程B可以抢占

ii）当前线程current与要进行抢占的线程如果是同一个线程，则使用重入锁，并且state+1

iii）前面2块都不满足，则抢占不超过，返回false

addWaiter

此时node指线程B，第一个线程进入等待队列时，第一个节点并不是该线程，而是系统自己新建的一个虚节点（哨兵节点）prev

这里的for(;;)表示自旋锁

acquireQueued()

i）node.predecessor()表示得到前一个节点

第一块表示如果是哨兵节点，并且抢占线程A的位置成功，就成功返回

ii）第二块中的shouldParkAfterFailedAcquire()

如果不是哨兵节点，则将waitStatus置为当前的

表示将哨兵节点的值变为-1，由于自旋锁，再次循环，这次p和node的waitStatus一致。进入下一步，parkAndCheckInterrupt()，用于将线程B挂起

iii）第三块，若failed==true，表明线程B不愿意再等待，直接退出排队

unlock()

流程:

sync.release()=>tryRelease(arg)=>unparkSuccessor=>杀回马枪

i）

ii）将哨兵节点的waitStatus由0置为-1

将哨兵节点的下一个节点唤醒unpark()

iii）杀回马枪

将哨兵节点的指针指向去掉，这样它就被GC了。哨兵节点紧接着的节点，也就是抢占了之前线程A位置的节点，变成了哨兵节点

最后

三大流程走向

码农公寓