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抽象同步队列AQS——AbstractQueuedSynchronizer锁详解

须臾之余
 须臾之余
发布于 07/19 00:08
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AQS——锁的底层支持

谈到并发,不得不谈ReentrantLock;而谈到ReentrantLock,不得不谈AbstractQueuedSynchronizer(AQS)!

类如其名,抽象的队列式的同步器,AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架,许多同步类实现都依赖于它,如常用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch...

并发包的底层就是使用AQS实现的,以下是AQS的类图结构

框架

它维护了一个volatile int state(代表共享资源)和一个FIFO线程等待队列(多线程竞争资源被阻塞会进入此队列)。这里volatile保证线程可见性。

state的访问方式有三种:

getState()

setState()

compareAndSetState()

这三种都是原子操作,其中compareAndSetState的实现依赖于Unsafe的compareAndSwapInt()方法。代码如下:

protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
    // See below for intrinsics setup to support this
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
}

自定义资源共享方式

AQS定义了两种资源共享方式:Exclusive(独占,只有一个线程能执行,如ReentantLock)和Share(共享,多个线程可同时执行,如Semaphore/CountDownLatch)。

不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同,自定义同步器在实现时只需要实现共享资源state的获取与释放方式即可,至于具体线程等待队列的维护(如获取资源失败入队/唤醒出队等),AQS已经在顶层实现好了。自定义同步器实现时主要实现以下几种方法。

isHeldExclusively():该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它。

tryAcquire(int):独占方式。尝试获取资源,成功则返回true,失败则返回false。

tryRelease(int):独占方式。尝试释放资源,成功则返回true,失败则返回false。

tryAcquireShared(int):共享方式。尝试获取资源,负数表示失败;0表示成功,但没用剩余可用资源;正数表示成功,且有剩余资源。

tryReleaseShared(int):共享方式。尝试释放资源,如果释放后允许唤醒后续等待节点返回true,否则返回false。

以ReentrantLock为例,state初始化为0,表示未锁定状态。A线程lock()时,会调用tryAcquire()独占该锁并将state+1。此后,其他线程再tryAcquire()时就会失败,直到A线程unlock()到state=0(即释放锁)为止,其它线程才有机会获取该锁。当然,释放锁之前,A线程自己是可以重复获取此锁的(state会累加),这就是可重入的概念。但要注意,获取多少次就要释放多么次,这样才能保证state是能回到零态的。

再以CountDownLatch以例,任务分为N个子线程去执行,state也初始化为N(注意N要与线程个数一致)。这N个子线程是并行执行的,每个子线程执行完后countDown()一次,state会CAS减1。等到所有子线程都执行完后(即state=0),会unpark()主调用线程,然后主调用线程就会从await()函数返回,继续后余动作。

一般来说,自定义同步器要么是独占方法,要么是共享方式,他们也只需实现tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一种即可。但AQS也支持自定义同步器同时实现独占和共享两种方式,如ReentrantReadWriteLock。

源码实现

接下来我们开始开始讲解AQS的源码实现。依照acquire-release、acquireShared-releaseShared的次序来。

1. acquire(int)

acquire是一种以独占方式获取资源,如果获取到资源,线程直接返回,否则进入等待队列,直到获取到资源为止,且整个过程忽略中断的影响。该方法是独占模式下线程获取共享资源的顶层入口。

获取到资源后,线程就可以去执行其临界区代码了。下面是acquire()的源码

public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}

通过注释我们知道,acquire方法是一种互斥模式,且忽略中断。该方法至少执行一次tryAcquire(int)方法,如果tryAcquire(int)方法返回true,则acquire直接返回,否则当前线程需要进入队列进行排队。函数流程如下

1、tryAcquire():尝试直接获取资源,如果成功则直接返回;

2、addWaiter():将该线程加入等待队列的尾部,并标记为独占模式;

3、acquireQueued():使线程在等待队列中获取资源,一直获取到资源后才返回。如果在整个等待过程中被中断过,则返回true,否则返回false。

4、如果线程在等待过程中被中断过,它是不响应的。只有获取资源后才再进行自我中断selfInterrupt(),将中断补上。

现在开始对这四个方法进行源码分析

1.1 tryAcquire(int)

protected boolean tryAcquire(int arg) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

tryAcquire尝试以独占的方式获取资源,如果获取成功,则直接返回true,否则直接返回false。该方法可以用于实现Lock中的tryLock()方法。该方法的默认实现是抛出UnsupportedOperationException异常,

什么?直接throw异常?说好的功能呢?好吧,还记得概述里讲的AQS只是一个框架,具体资源的获取/释放方式交由自定义同步器去实现吗?就是这里了!!!AQS这里只定义了一个接口,具体资源的获取交由

自定义同步器去实现了(通过state的get/set/CAS)!!!至于能不能重入,能不能加塞,那就看具体的自定义同步器怎么去设计了!!!当然,自定义同步器在进行资源访问时要考虑线程安全的影响。

这里之所以没有定义成abstract,是因为独占模式下只用实现tryAcquire-tryRelease,而共享模式下只用实现tryAcquireShared-tryReleaseShared。如果都定义成abstract,那么每个模式也要去实现另一模式下的接口。

说到底,Doug Lea还是站在咱们开发者的角度,尽量减少不必要的工作量。

1.2 addWaiter(Node)

/**
 * Creates and enqueues node for current thread and given mode.
 *
 * @param mode Node.EXCLUSIVE for exclusive, Node.SHARED for shared
 * @return the new node
 */
private Node addWaiter(Node mode) {
    Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); //——以给定模式构造节点。mode有两种:EXCLUSIVE(独占)和SHARED(共享)
    // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
    Node pred = tail; //——尝试快速方式直接放到队尾
    if (pred != null) {
        node.prev = pred;
        if (compareAndSetTail(pred, node)) {
            pred.next = node;
            return node;
        }
    }
    enq(node); //——上一步失败则通过enq入队
    return node;
}

不用再说了,直接看注释吧。这里我们说下Node。Node结点是对每一个访问同步代码的线程的封装,其包含了需要同步的线程本身以及线程的状态,如是否被阻塞,是否等待唤醒,是否已经被取消等。变量waitStatus则表示当前被封装成Node结点的等待状态,共有4种取值CANCELLED、SIGNAL、CONDITION、PROPAGATE。

  • CANCELLED:值为1,在同步队列中等待的线程等待超时或被中断,需要从同步队列中取消该Node的结点,其结点的waitStatus为CANCELLED,即结束状态,进入该状态后的结点将不会再变化。

  • SIGNAL:值为-1,被标识为该等待唤醒状态的后继结点,当其前继结点的线程释放了同步锁或被取消,将会通知该后继结点的线程执行。说白了,就是处于唤醒状态,只要前继结点释放锁,就会通知标识为SIGNAL状态的后继结点的线程执行。

  • CONDITION:值为-2,与Condition相关,该标识的结点处于等待队列中,结点的线程等待在Condition上,当其他线程调用了Condition的signal()方法后,CONDITION状态的结点将从等待队列转移到同步队列中,等待获取同步锁。

  • PROPAGATE:值为-3,与共享模式相关,在共享模式中,该状态标识结点的线程处于可运行状态。

  • 0状态:值为0,代表初始化状态。

AQS在判断状态时,通过用waitStatus>0表示取消状态,而waitStatus<0表示有效状态。

1.2.1 enq(node)

/**
 * Inserts node into queue, initializing if necessary. See picture above.
 * @param node the node to insert
 * @return node's predecessor
 */
private Node enq(final Node node) {
    for (;;) { //——CAS自旋,直到成功加入队尾
        Node t = tail;
        if (t == null) { // Must initialize //——队列为空,创建一个空的标示节点作为head节点,并将tail也指向它
            if (compareAndSetHead(new Node()))
                tail = head;
        } else { //——正常流程放入队尾
            node.prev = t;
            if (compareAndSetTail(t, node)) {
                t.next = node;
                return t;
            }
        }
    }
}

enq(node)用于将当前节点插入到等待队列,如果队列为空,则初始化当前队列。整个过程以CAS自旋的方式进行,直到成功加入队尾为止。

1.3 acquireQueued(Node, int)

  OK,通过tryAcquire()和addWaiter(),该线程获取资源失败,已经被放入等待队列尾部了。聪明的你立刻应该能想到该线程下一部该干什么了吧:进入等待状态休息,直到其他线程彻底释放资源后唤醒自己,自己再拿到资源,然后就可以去干自己想干的事了。没错,就是这样!是不是跟医院排队拿号有点相似~~acquireQueued()就是干这件事:在等待队列中排队拿号(中间没其它事干可以休息),直到拿到号后再返回。这个函数非常关键,还是上源码吧:

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    boolean failed = true;//——标记是否成功拿到资源,默认是false
    try {
        boolean interrupted = false;//——标记等待过程是否被中断过
        for (;;) { //——又是一个自旋!
            final Node p = node.predecessor(); //——拿到前驱
            if (p == head && tryAcquire(arg)) { //——如果前驱是head,即该节点已成为老二,那么便有资源去尝试获取资源(可能是老大释放完资源后唤醒自己的,当然也可能被interrupt了)
                setHead(node); //——拿到资源后,将head指向该节点。所以head所指向的标杆节点,就是当前获取到资源的那个节点或null
                p.next = null; // help GC //setHead中的node.prev以置为null,此处再将head.next置为null,就是为了方便GC回收以前的head节点。也就意味着之前拿完资源的节点出队了!
                failed = false;
                return interrupted; //——返回等待过程中是否被中断过
            }
            //如果自己可以休息了,就进入waiting状态,直到被unpark()
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true; //如果等待过程被中断过了,哪怕只有那么一次,就将interrupted标记为true
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

到这里了,我们先不急着总结acquireQueued()的函数流程,先看看shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt()具体干些什么。

1.3.1 shouldParkAfterFailedAcquire(Node, Node)

此方法主要用于检查状态,看看自己是否真的可以去休息了,进入waiting状态

private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    int ws = pred.waitStatus; //——拿到前驱状态
    if (ws == Node.SIGNAL) //——如果已经告诉前驱拿完号后通知自己一下,那就可以安心休息了
        /*
         * This node has already set status asking a release
         * to signal it, so it can safely park.
         */
        return true;
    if (ws > 0) { //——如果前驱放弃了,那就一直往前找,直到找到一个最近正常等待的状态,并排在它的后边,注意哪些放弃的节点,由于被自己加塞到他们前边,他们相当于形成了一个无引用链,稍后GC回收。
        /*
         * Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and
         * indicate retry.
         */
        do {
            node.prev = pred = pred.prev;
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } else {
        /*
         * waitStatus must be 0 or PROPAGATE.  Indicate that we
         * need a signal, but don't park yet.  Caller will need to
         * retry to make sure it cannot acquire before parking.
         */
        compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL); //——如果前驱正常,那就把前驱的状态设置为SIGNAL,告诉它拿完号后通知自己一下,有可能失败,人家说不定刚释放完呢!
    }
    return false;
}

整个流程中,如果前驱结点的状态不是SIGNAL,那么自己就不能安心去休息,需要去找个安心的休息点,同时可以再尝试下看有没有机会轮到自己拿号。

1.3.2 parkAndCheckInterrupt()

如果线程找好安全休息点后,那就可以安心去休息了。此方法就是让线程去休息,真正进入等待状态。

private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
    LockSupport.park(this);
    return Thread.interrupted();
}

park()会让当前线程进入waiting状态。在此状态下,有两种途径可以唤醒该线程:1)被unpark();2)被interrupt()。

1.3.3 小结

OK,看了shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt(),现在让我们再回到acquireQueued(),总结下该函数的具体流程:

1、节点进入队尾后,检查状态,找到安全休息点

2、调用park()进入waiting状态,等待unpark()或interrupt()唤醒自己

3、被唤醒后,看自己是不是有资格能拿到号。如果能拿到,head指向当前节点,并返回从入队到拿到号的整个过程中是否被中断过;如果没用拿到,继续流程1

1.4 小结

OKOK,acquireQueued()分析完之后,我们接下来再回到acquire()!再贴上它的源码吧:

public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}

再来总结下它的流程吧:

1、调用自定义同步器的tryAcquire()尝试直接去获取资源,如果成功则直接返回;

2、没成功,则执行addWaiter()将线程加入等待队列的尾部并标记为独占模式;

3、acquireQueued()使线程在等待队列中休息,有机会时(轮到自己,会被unpark())会去尝试获取资源。获取到资源才返回。如果在整个等待过程中被中断过,则会返回true,否则返回false。

4、如果线程在等待过程中被中断过,他是不响应的。只是获取资源后才进行自我中断selfInterrupt(),将中断补上。

由于此函数是重中之重,我再用流程图总结一下:

至此,acquire()的流程终于算是告一段落了。这也就是ReentrantLock.lock()的流程,不信你去看其lock()源码吧,整个函数就是一条acquire(1)!!!

2.release(int)

上一小节已经把acquire()说完了,这一小节就来讲讲它的反操作release()吧。此方法是独占模式下线程释放共享资源的顶层入口。它会释放指定量的资源,

如果彻底释放了(即state=0),它会唤醒等待队列里的其他线程来获取资源。这也正是unlock()的语义,当然不仅仅只限于unlock()。下面是release()的源码:

public final boolean release(int arg) {
    if (tryRelease(arg)) {
        Node h = head; //——找到头节点
        if (h != null && h.waitStatus != 0)
            unparkSuccessor(h); //——唤醒等待队列里的下一个线程
        return true;
    }
    return false;
}

逻辑并不复杂。它调用tryRelease()来释放资源。有一点需要注意的是,它是根据tryRelease()的返回值来判断该线程是否已经完成释放掉资源了!所以自定义同步器在设计tryRelease()的时候要明确这一点!!

2.1 tryRelease(int)

此方法尝试去释放指定量的资源。下面是tryRelease()的源码:

protected boolean tryRelease(int arg) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

跟tryAcquire()一样,这个方法是需要独占模式的自定义同步器去实现的。正常来说,tryRelease()都会成功的,因为这是独占模式,该线程来释放资源,那么它肯定已经拿到独占资源了,直接减掉相应量的资源即可(state-=arg),也不需要考虑线程安全的问题。但要注意它的返回值,上面已经提到了,release()是根据tryRelease()的返回值来判断该线程是否已经完成释放掉资源了!所以自义定同步器在实现时,如果已经彻底释放资源(state=0),要返回true,否则返回false。

2.2 unparkSuccessor(Node)

此方法用于唤醒等待队列中下一个线程。下面是源码:

private void unparkSuccessor(Node node) {

    int ws = node.waitStatus; //——这里node一般为当前线程所在的节点
    if (ws < 0) //——置0当前线程所在的节点状态,允许失败
        compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
    Node s = node.next; //——找到下一个需要唤醒的结点
    if (s == null || s.waitStatus > 0) { //——如果为空,或已取消
        s = null;
        for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
            if (t.waitStatus <= 0) //——这里看到<=0的结点,还是有效的结点
                s = t;
    }
    if (s != null)
        LockSupport.unpark(s.thread); //——唤醒
}

这个函数并不复杂。一句话概括:用unpark()唤醒等待队列中最前边的那个未放弃线程,这里我们也用s来表示吧。此时,再和acquireQueued()联系起来,s被唤醒后,进入if (p == head && tryAcquire(arg))的判断(即使p!=head也没关系,它会再进入shouldParkAfterFailedAcquire()寻找一个安全点。这里既然s已经是等待队列中最前边的那个未放弃线程了,那么通过shouldParkAfterFailedAcquire()的调整,s也必然会跑到head的next结点,下一次自旋p==head就成立啦),然后s把自己设置成head标杆结点,表示自己已经获取到资源了,acquire()也返回了!!And then, DO what you WANT!

2.3 小结

release()是独占模式下线程释放共享资源的顶层入口。它会释放指定量的资源,如果彻底释放了(即state=0),它会唤醒等待队列里的其他线程来获取资源。

3.acquireShared(int)

此方法是共享模式下线程获取共享资源的顶层入口。它会获取指定量的资源,获取成功则直接返回,获取失败则进入等待队列,直到获取到资源为止,整个过程忽略中断。下面是acquireShared()的源码:

public final void acquireShared(int arg) {
    if (tryAcquireShared(arg) < 0)
        doAcquireShared(arg);
}
这里tryAcquireShared()依然需要自定义同步器去实现。但是AQS已经把其返回值的语义定义好了:负值代表获取失败;0代表获取成功,但没有剩余资源;正数表示获取成功,还有剩余资源,其他线程还可以去获取。所以这里acquireShared()的流程就是:

tryAcquireShared()尝试获取资源,成功则直接返回;
失败则通过doAcquireShared()进入等待队列,直到获取到资源为止才返回。

3.1.doAcquireShared(int)

此方法用于将当前线程加入等待队列尾部休息,直到其他线程释放资源唤醒自己,自己成功拿到相应量的资源后才返回。下面是doAcquireShared()的源码:

private void doAcquireShared(int arg) {
    final Node node = addWaiter(Node.SHARED); //——加入队列尾部
    boolean failed = true; //——是否成功标志
    try {
        boolean interrupted = false; //——等待过程中是否被中断的标志
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor(); //前驱
            if (p == head) { //如果到head的下一个,因为head是拿到资源的线程,此时node被唤醒,很可能是head用完资源来唤醒自己
                int r = tryAcquireShared(arg); //尝试获取资源
                if (r >= 0) { //成功
                    setHeadAndPropagate(node, r); //将head指向自己,还有剩余资源可以再唤醒之后的线程
                    p.next = null; // help GC
                    if (interrupted) //如果等待过程中被打断过,直接将中断补上
                        selfInterrupt();
                    failed = false;
                    return;
                }
            }
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && //判断状态,寻找安全点,进入waiting状态,等被unpark()或interrupt()
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

有木有觉得跟acquireQueued()很相似?对,其实流程并没有太大区别。只不过这里将补中断的selfInterrupt()放到doAcquireShared()里了,而独占模式是放到acquireQueued()之外,其实都一样,不知道Doug Lea是怎么想的。

跟独占模式比,还有一点需要注意的是,这里只有线程是head.next时(“老二”),才会去尝试获取资源,有剩余的话还会唤醒之后的队友。那么问题就来了,假如老大用完后释放了5个资源,而老二需要6个,老三需要1个,老四需要2个。老大先唤醒老二,老二一看资源不够,他是把资源让给老三呢,还是不让?答案是否定的!老二会继续park()等待其他线程释放资源,也更不会去唤醒老三和老四了。独占模式,同一时刻只有一个线程去执行,这样做未尝不可;但共享模式下,多个线程是可以同时执行的,现在因为老二的资源需求量大,而把后面量小的老三和老四也都卡住了。当然,这并不是问题,只是AQS保证严格按照入队顺序唤醒罢了(保证公平,但降低了并发)。

3.1.1 setHeadAndPropagate(Node, int)

private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
    Node h = head; // Record old head for check below
    setHead(node); //head指向自己
    //如果还有剩余资源,继续唤醒下一个邻居线程
    if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
        (h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
        Node s = node.next;
        if (s == null || s.isShared())
            doReleaseShared();
    }
}

此方法在setHead()的基础上多了一步,就是自己苏醒的同时,如果条件符合(比如还有剩余资源),还会去唤醒后继结点,毕竟是共享模式!

3.2 小结

 OK,至此,acquireShared()也要告一段落了。让我们再梳理一下它的流程:

  1. tryAcquireShared()尝试获取资源,成功则直接返回;
  2. 失败则通过doAcquireShared()进入等待队列park(),直到被unpark()/interrupt()并成功获取到资源才返回。整个等待过程也是忽略中断的。

  其实跟acquire()的流程大同小异,只不过多了个自己拿到资源后,还会去唤醒后继队友的操作(这才是共享嘛)

4. releaseShared(int)

上一小节已经把acquireShared()说完了,这一小节就来讲讲它的反操作releaseShared()吧。此方法是共享模式下线程释放共享资源的顶层入口。它会释放指定量的资源,如果成功释放且允许唤醒等待线程,它会唤醒等待队列里的其他线程来获取资源。下面是releaseShared()的源码:

public final boolean releaseShared(int arg) {
    if (tryReleaseShared(arg)) { //尝试释放资源
        doReleaseShared(); //唤醒后继结点
        return true;
    }
    return false;
}

此方法的流程也比较简单,一句话:释放掉资源后,唤醒后继。跟独占模式下的release()相似,但有一点稍微需要注意:独占模式下的tryRelease()在完全释放掉资源(state=0)后,才会返回true去唤醒其他线程,这主要是基于独占下可重入的考量;而共享模式下的releaseShared()则没有这种要求,共享模式实质就是控制一定量的线程并发执行,那么拥有资源的线程在释放掉部分资源时就可以唤醒后继等待结点。例如,资源总量是13,A(5)和B(7)分别获取到资源并发运行,C(4)来时只剩1个资源就需要等待。A在运行过程中释放掉2个资源量,然后tryReleaseShared(2)返回true唤醒C,C一看只有3个仍不够继续等待;随后B又释放2个,tryReleaseShared(2)返回true唤醒C,C一看有5个够自己用了,然后C就可以跟A和B一起运行。而ReentrantReadWriteLock读锁的tryReleaseShared()只有在完全释放掉资源(state=0)才返回true,所以自定义同步器可以根据需要决定tryReleaseShared()的返回值。

4.1 doReleaseShared()

此方法主要用于唤醒后继。下面是它的源码:

private void doReleaseShared() {
   
    for (;;) {
        Node h = head;
        if (h != null && h != tail) {
            int ws = h.waitStatus;
            if (ws == Node.SIGNAL) {
                if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
                    continue;// loop to recheck cases
                unparkSuccessor(h); //唤醒后继
            }
            else if (ws == 0 &&
                     !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
                continue; // loop on failed CAS
        }
        if (h == head) //head发生变化
            break;
    }
}

5 小结

本节我们详解了独占和共享两种模式下获取-释放资源(acquire-release、acquireShared-releaseShared)的源码,相信大家都有一定认识了。值得注意的是,acquire()和acquireShared()两种方法下,线程在等待队列中都是忽略中断的。AQS也支持响应中断的,acquireInterruptibly()/acquireSharedInterruptibly()即是,这里相应的源码跟acquire()和acquireShared()差不多,这里就不再详解了。

四、简单应用

4.1 Mutex(互斥锁)

Mutex是一个不可重入的互斥锁实现。锁资源(AQS里的state)只有两种状态:0表示未锁定,1表示锁定。下边是Mutex的核心源码:

class Mutex implements Lock, java.io.Serializable {
    // 自定义同步器
    private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        // 判断是否锁定状态
        protected boolean isHeldExclusively() {
            return getState() == 1;
        }

        // 尝试获取资源,立即返回。成功则返回true,否则false。
        public boolean tryAcquire(int acquires) {
            assert acquires == 1; // 这里限定只能为1个量
            if (compareAndSetState(0, 1)) {//state为0才设置为1,不可重入!
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());//设置为当前线程独占资源
                return true;
            }
            return false;
        }

        // 尝试释放资源,立即返回。成功则为true,否则false。
        protected boolean tryRelease(int releases) {
            assert releases == 1; // 限定为1个量
            if (getState() == 0)//既然来释放,那肯定就是已占有状态了。只是为了保险,多层判断!
                throw new IllegalMonitorStateException();
            setExclusiveOwnerThread(null);
            setState(0);//释放资源,放弃占有状态
            return true;
        }
    }

    // 真正同步类的实现都依赖继承于AQS的自定义同步器!
    private final Sync sync = new Sync();

    //lock<-->acquire。两者语义一样:获取资源,即便等待,直到成功才返回。
    public void lock() {
        sync.acquire(1);
    }

    //tryLock<-->tryAcquire。两者语义一样:尝试获取资源,要求立即返回。成功则为true,失败则为false。
    public boolean tryLock() {
        return sync.tryAcquire(1);
    }

    //unlock<-->release。两者语文一样:释放资源。
    public void unlock() {
        sync.release(1);
    }

    //锁是否占有状态
    public boolean isLocked() {
        return sync.isHeldExclusively();
    }
}

同步类在实现时一般都将自定义同步器(sync)定义为内部类,供自己使用;而同步类自己(Mutex)则实现某个接口,对外服务。当然,接口的实现要直接依赖sync,它们在语义上也存在某种对应关系!!而sync只用实现资源state的获取-释放方式tryAcquire-tryRelelase,至于线程的排队、等待、唤醒等,上层的AQS都已经实现好了,我们不用关心。

除了Mutex,ReentrantLock/CountDownLatch/Semphore这些同步类的实现方式都差不多,不同的地方就在获取-释放资源的方式tryAcquire-tryRelelase。掌握了这点,AQS的核心便被攻破了!

OK,至此,整个AQS的讲解也要落下帷幕了。

参考书籍

Java并发编程之美

参考链接

https://www.jianshu.com/p/da9d051dcc3d

https://www.cnblogs.com/waterystone/p/4920797.html

 

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