并发编程J.U.C之AQS剖析

 一、j.u.c简介

　　　在说主题AQS之前，我们有必要先来说一下J.U.C

　　　顾名思义J.U.C就是java.util.concurrent，java并发工具包。由我们的并发大师老爷子Doug Lea亲自操刀完成。而在这个包里，包含了我们大名鼎鼎的Lock、ConrurrentHashMap、CountDownLatch、Executor、LinkedBlockingQueue、ThreadPoolExecutor等重要的处理并发的类或者接口。当然，这些只是我听说过的一些。（此处应该有一个笑哭的表情），后续我将会带大家一一解读这些重要的并发工具。

　　　废话不多说，让我们一步一步剥丝抽茧，解开AQS的神秘面纱。

二、AQS

　　1.AQS概要

　　　　AQS，全程AbstractQueuedSynchronizer--抽象队列同步器，他诞生于JDK1.5，是java中关于线程、同步的基础组件。如果对原文感兴趣的话，可以参见大师的原文：J.U.C Synchronizer Framework。既然作为基础组件，那么它便存在了大量的应用场景。

　　 　　1.1 AQS应用场景

　　　　　　在此处，我们以可重入锁ReentrantLock来举例，说明AQS的内在原理。ReentrantLock关系类图如下：

　　　　　　

package com.jarluo.AQS;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @desc AQS应用场景之可冲入锁ReentrantLock
 * @author jar luo
 * @time 2019.5.21
 */
public class ReentrantLockDemo {

    static Lock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println("AQS应用场景之可冲入锁ReentrantLock");
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

　　　　　从上面的代码，我们可以看出，AQS应用起来还是很简单的，但是我们从关系类图中可以看到在ReentrantLock中维护了一个Sync内部类，同时Sync有两个子类，分别是NonFairSync和FairSync。此处我们主要对NonFairSync进行追踪（FairSync更加简单一些），可以得到以下时序图：

　　　　

　　　　

 

　　　　通过观察AQS源码发现，AQS 包含了以下几种核心技术点：

　　　　1.1 state

　　　　1.2 cas原子方法

　　　　1.3 自旋锁

　　　　1.4 CLH变种队列

沿着volitile状态管理-CAS原子操作-自旋锁-CLH队列进行展开

　　

 　　　

 

 

　　2.锁的基本要素

　　　　2.1 一个共享的数据来记录状态 

二、Lock

　　0.synchronized和ReentrantLock的区别

　　　　1.关键字、一个是J.U.C

　　　　2.释放

　　　　局限性：不够灵活，锁释放要么执行完，要么出异常。

　　1.Lock是什么

　　　　1.1Lock是一个interface。

　　　　1.2Lock 提供了获得锁和释放锁的方法

 

　　　2.重入锁

　　　　2.1 ReentrantLock 重入互斥锁--表示可以重新进入的锁。

　　　　　　2.1.1唯一实现了Lock接口的一个类。　　　

　　　　　　　　lock.lock(),增加重入次数

　　　　　　　　synchronized也支持重入。

　　　　　　　　代码示例：

　　　　　　2.1.2 当多个线程竞争锁的时候，其他线程怎么办？

 　　　　　　　　阻塞　　

　　2.2 ReentrantReadWriteLock --重入读写锁

　　　　　　读->读 　是共享的

　　　　　　读->写　　互斥

　　　　　　写->写　　互斥

　　　　　　适用场景：读多写少的场景。

　　　　　　代码示例：

三、AQS--抽象队列同步器

　　1.概念：同步工具

　　2.功能：

　　　　2.1独占->互斥

　　　　2.2共享->读读

　　3.基本实现:

　　　　用双向链表去维护等待获得锁的线程对象

　　　　Node节点 上节点 下节点 线程

　　　　状态（state）：锁标记

　　　　　　0是无锁状态

　　　　　　>=1是有锁状态（表示可以重入）

　　4.CAS

　　　　偏移量 cas（obj，offset，expect，update）

　　　　乐观锁

　　　　本地方法：

　　　　　

四、Sync

　　1.非公平锁--NonfairSync

　　　　允许插队

　　2.公平锁--FairSync

　　　　不允许插队

　　

五、关系图　

　　时序图