【知识点004】同步队列和等待队列

Java中同步队列与等待队列的区别

在Java并发编程中，同步队列（Sync Queue）和等待队列（Wait Queue）是两种不同的线程管理机制，它们在锁实现和线程协调中扮演着不同角色。

一、基本概念对比

特性	同步队列 (Sync Queue)	等待队列 (Wait Queue)
所属机制	AQS (AbstractQueuedSynchronizer) 核心组件	ObjectMonitor 的等待集合
主要用途	管理等待获取锁的线程	管理调用wait()后等待通知的线程
数据结构	CLH变体的双向链表	单向链表（JVM实现）
线程状态	处于BLOCKED状态	处于WAITING/TIMED_WAITING状态

二、工作流程差异

同步队列工作流程

sequenceDiagram participant ThreadA participant SyncQueue participant Lock ThreadA->>Lock: 尝试获取锁 Lock->>SyncQueue: 获取失败，加入队列 SyncQueue->>ThreadA: 进入BLOCKED状态 Lock->>SyncQueue: 释放锁时唤醒下一个 SyncQueue->>ThreadA: 获取锁成功，移出队列

等待队列工作流程

sequenceDiagram participant ThreadB participant WaitQueue participant Lock ThreadB->>Lock: 获取锁后调用wait() Lock->>WaitQueue: 加入等待队列 WaitQueue->>ThreadB: 进入WAITING状态 Note right of Lock: 释放锁 AnotherThread->>Lock: 调用notify() Lock->>WaitQueue: 移出线程到同步队列 WaitQueue->>ThreadB: 变为BLOCKED状态

三、技术实现细节

同步队列（AQS实现）

// AbstractQueuedSynchronizer中的节点定义
static final class Node {
    volatile int waitStatus;
    volatile Node prev;
    volatile Node next;
    volatile Thread thread;
    Node nextWaiter; // 用于条件队列
}

特点：

• 使用双向链表实现
• 通过CAS操作维护队列
• 实现锁的公平/非公平策略

等待队列（ObjectMonitor）

JVM层面的实现：

• 每个Java对象关联一个ObjectMonitor
• 调用wait()时进入_WaitSet链表
• notify()时从_WaitSet迁移到_EntryList

四、关键区别点

1. 锁的持有关系：

   • 同步队列：线程未持有锁，正等待获取
   • 等待队列：线程已经持有锁后主动释放

2. 状态转换：

   stateDiagram-v2 [*] --> RUNNABLE RUNNABLE --> BLOCKED: 抢锁失败 BLOCKED --> RUNNABLE: 获取到锁 RUNNABLE --> WAITING: 调用wait() WAITING --> BLOCKED: 被notify后抢锁

3. 唤醒机制：

   • 同步队列：锁释放时自动触发
   • 等待队列：需要显式调用notify()/notifyAll()

4. 使用场景：

   • 同步队列：ReentrantLock等显式锁实现
   • 等待队列：wait/notify机制