线程-AQS

1, 线程同步一般有两种基础设施：mutex和condition variable

mutex condition variable

mutex对应java中的锁，condition variable对应java中的wait/notify

java中的锁和wait/notify都有两种：

1, 对象固有的，锁对应oop中的mark word中的锁标志位，也即是synchronized底层的实现机制，wait/notify对应Object中的对应方法。

但是基于对象固有锁的synchronized不能跨越方法边界。wait/notify依赖synchronized，所以会有相同的限制。

于是就有了今天的主角：java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer，简称AQS

AQS类似hotspot中对象固有锁的实现机制，重新实现了mutex和condition variable，移除了不能跨越方法边界的限制，使得CountDownLatch之类的高级同步原语可以方便的实现。

2， 从AQS的名字可以看出来是基于队列实现的，AQS的核心状态都在head和tail表示的双链表队列上，另一个状态是int类型的state。AQS基于抽象模板设计模式实现了锁机制，保留了4个try开头的protected方法基于读写state实现具体的锁机制。

tryAcquire：尝试获取互斥锁，子类应该先检查state是否允许获取互斥锁

tryRelease：修改state表明互斥锁被释放

tryAcquireShared：尝试获取共享锁，子类应该先检查state是否允许获取共享锁，return 负值表示获取共享锁失败，0表示后续节点不能获取共享锁，正数表示后续节点也能获取共享锁

tryReleaseShared：修改state表明共享锁被释放

下面围绕互斥锁/共享锁的获取和释放分析AQS实现机制

3， 获取互斥锁

获取互斥锁

先尝试获取锁，失败之后，加入同步队列

等待被唤醒，成为队列中的第一个节点，获取锁

加入队列之后，死循环，直到当前线程成为第一个节点，然后再尝试获取锁，获取锁成功之后，当前节点成为head节点

获取锁失败之后，确保有机会被唤醒

获取锁失败时，确保当前线程有机会被队列中的前置节点唤醒，理解此处需要参考下文释放共享锁的过程

暂停当前线程，检查暂停过程中是否被打断过

获取共享锁失败，确保有机会被唤醒之后，暂停当前线程等待被唤醒，然后检查暂停过程中是否被打断过。

4， 释放互斥锁

释放互斥锁

释放互斥锁，唤醒后继节点，参照前面获取锁的过程，节点不在队列头时，会被暂停等待被队列前面的节点唤醒，正是此处，唤醒后继节点，让后继节点有机会获取锁

唤醒后继节点

查找后继节点中的第一个非cancel节点，唤醒它，让它有机会获取锁。

5， 获取共享锁

获取共享锁

跟互斥锁实现类似，先尝试获取共享锁

获取共享锁

尝试失败之后，加入同步队列，跟互斥锁实现基本相同，除了简单的setHead换成了setHeadAndPropagate

传播共享锁

获取锁成功之后，当前线程所在节点成为head。tryAcquireShared返回正数时表示后续获取共享锁的请求也能满足，如果下一个节点正好也是获取共享锁，处理流程跟释放共享锁一致，所以直接调用doReleaseShared，释放刚刚获取的锁，唤醒下一个线程，让它也有机会获取共享锁。

6， 释放共享锁

释放共享锁

先尝试释放共享锁

释放共享锁

释放共享锁成功之后，唤醒想一个非cancel的后继节点，让它有机会获得锁。

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AQS内部类ConditionObject实现了wait/notify的condition variable。也是基于双链表队列。

7， 实现notify

signal

类似Object#notify，调用之前必须先获得Object的固有锁

doSignal

把等待队列中的第一个节点挪到同步队列

从等待队列挪到同步队列

挪到同步队列之后，把前置节点的waitStatus置为Node.SIGNAL，确保当前节点有机会被唤醒以获得锁，如果当前节点没机会被唤醒，那就直接唤醒它。

8， 实现notifyAll

遍历双链表队列，挨个调用transferForSignal挪到同步队列

9， 实现wait

await

await参考Linux condition variable的语义，与Object#wait一样，调用之前必须先获取condition variable关联的锁，await时先加入等待队列等待signal，然后释放锁，然后检查是否收到了signal被挪到了同步队列，如果还没收到signal，暂停线程，等待收到signal加入同步队列之后，在同步队列的前置线程release时唤醒。线程被打断或收到了signal之后，再次获取锁，使得调用await的线程可以继续执行。

补一个wait的常用套路：

wait套路