Java並發編程(2) AbstractQueuedSynchronizer的基本結構
一 前言
雖然已經有很多前輩已經分析過AbstractQueuedSynchronizer（簡稱AQS）類，但是感覺那些點始終是別人的，看一遍甚至幾遍終不會印象深刻。所以還是記錄下來印象更深刻，還能和大家一起探討（這就是重復造輪子的好處，另外也主要是這篇篇幅太長了，猶豫了好久才決定寫作）。既然有很多前輩都分析過這個類說明它是多麽的重要，下面我們看下concurrent包的實現示意圖就清楚AQS的所占有的地位了。
二、AQS的內部結構
個人習慣喜歡先看其內部結構，因為內部結果是一個類實現的核心。經過分析得知：AQS類底層的數據結構是使用雙向鏈表，包括head結點和tail結點，head結點主要用作後續的調度。另外還包含一個單向鏈表，只有當使用Condition時，才會存在此單向鏈表。並且可能會有多個Condition 鏈表（其中鏈表是隊列的一種具體表現，所以也可稱作隊列）。如下圖：
三 內部結構源碼解析
3.1 類的繼承關系
1、說明它是一個抽象類，就說明它可能存在抽象方法需要子類去重寫實現（具體有哪些方法需要重寫後續會說明）。
2、它還繼承了AbstractOwnableSynchronizer(簡稱AOS)類可以設置獨占資源線程和獲取獨占資源線程（獨占鎖會涉及到，AOS的源碼自己可以進去看看）。
另外建議各位多看看類上的註釋，其實還蠻有作用的。
3.2 類的內部類
先分析內部類中的結構再看AQS是怎麽引用它的。下面先看Node.class，主要分析都在註釋上了。
/** * Wait queue node class. * 註意看類上的註釋，上面是原註釋的第一行，表示等待隊列節點類（雖然實際上是一個雙向鏈表）。*/ static final class Node { /** * 總共分為兩者模式：共享和獨占 */ /** 在共享模式中等待的節點 */ static final Node SHARED = new Node(); /** 在獨占模式中等待的節點 */ static final Node EXCLUSIVE = null; /** * 下面幾個表示節點狀態，也就是waitStatus所具有可能的值。 */ /** * 標記線程處於取消狀態 * 節點進入該狀態就不會變化。 * / static final int CANCELLED = 1; /** * 標記後繼節點的線程處於等待狀態，需要被取消停放（即被喚醒unpark）。 * 變化情況：當當前節點的線程如果釋放了同步狀態或者被取消，將會通知後繼節點，使後繼節點的線程得以運行。*/ static final int SIGNAL = -1; /** * 標記線程正在等待條件（Condition）,也就是該節點處於等待隊列中。 * 變化情況：當其他線程對Condition調用了signal()方法後，該節點將會從等待隊列中轉移到同步隊列中，加入到同步狀態的獲取中。 */ static final int CONDITION = -2; /** * 表示下一次共享式同步狀態獲取將會無條件的被傳播下去。 */ static final int PROPAGATE = -3; /** * 節點狀態，包含上面四種狀態（另外還有一種初始化狀態0） * 特別註意：它是volatile關鍵字修飾的，保證對其線程可見性，但是不保證原子性。 * 所以更新狀態時，采用CAS方式去更新, 如：compareAndSetWaitStatus */ volatile int waitStatus; /** * 前驅節點，比如當前節點被取消，那就需要前驅節點和後繼節點來完成連接。 */ volatile Node prev; /** * 後繼節點。 */ volatile Node next; /** * 入隊列時的當前線程。 */ volatile Thread thread; /** * 存儲condition隊列中的後繼節點。 */ Node nextWaiter; /** * 判斷是否共享模式 */ final boolean isShared() { return nextWaiter == SHARED; } /** * 獲取前置節點，如果前置節點為空就拋出異常 */ final Node predecessor() throws NullPointerException { Node p = prev; if (p == null) throw new NullPointerException(); else return p; } // 省略三個構造函數 }
總結下：當每個線程被阻塞時都會封裝成一個Node節點，放入隊列中。每個節點都包含了當前節點對應的線程、狀態、前置節點引用、後繼節點引用以及下一個等待者。
其中還需要註意的是waitStatus對應的各個狀態代表著什麽意思，另外不清楚volatile關鍵字作用的請前去閱讀下。
| 屬性名稱 | 描述 |
| int waitStatus | 表示節點的狀態。其中包含的狀態有：
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| Node prev |
前驅節點，比如當前節點被取消，那就需要前驅節點和後繼節點來完成連接。 |
| Node next |
後繼節點。 |
| Thread thread |
入隊列時的當前線程。 |
Node nextWaiter |
存儲condition隊列中的後繼節點。
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接下來簡單看看ConditionObject的源碼，後續我們會單獨分析下這個類的作用。
/** * 實現Condition接口 */ public class ConditionObject implements Condition, java.io.Serializable { private static final long serialVersionUID = 1173984872572414699L; /** * 條件隊列的第一個節點。 */ private transient AbstractQueuedSynchronizer.Node firstWaiter; /** * 條件隊列的最後一個節點。 */ private transient AbstractQueuedSynchronizer.Node lastWaiter; }
從中可以看它還是實現了Condition接口，而Condition接口又定義了什麽規範呢？自己去看：），你會不會發現有點跟Object中的幾個方法類似呢。
3.3 主要內部成員
// 頭結點 private transient volatile Node head; // 尾結點 private transient volatile Node tail; // 同步狀態 private volatile int state;
四、總結
通過上述分析就很清楚其內部結構是什麽了吧。總結下：
節點(Node)是成為sync隊列和condition隊列構建的基礎，在同步器中就包含了sync隊列（Node雙向鏈表）。同步器擁有三個成員變量：sync隊列的頭結點head、sync隊列的尾節點tail和狀態state。對於鎖的獲取，請求形成節點，將其掛載在尾部，而鎖資源的轉移（釋放再獲取）是從頭部開始向後進行。對於同步器維護的狀態state，多個線程對其的獲取將會產生一個鏈式的結構。
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