AQS 和 ReentrantLock

AQS 和 ReentrantLock

1、公平锁和非公平锁

（1）定义

公平锁：在竞争环境下，先到临界区的线程比后到的线程一定更快的获取得到锁；

非公平锁：在竞争环境下，先到临界区的线程未必比后到的线程更快地获取得到锁；

（2）实现

公平锁：将竞争的线程放进一个先进先出的队列中，只有持有锁的线程执行结束，才能唤醒下一个线程获取锁；

非公平锁：线程尝试是否能获取到锁，能获取则执行同步代码，获取不到则将线程放到队列中；

（如果不放进队列，就会出现多个线程自旋（重试），而且大多数都是失败的，耗费资源）synchronized是非公平的

（3）区别

线程执行同步代码块时，是否会去尝试获取锁。

2、AQS （AbstractQueuedSynchronizer）

AQS是一种实现锁的框架，内部实现关键是维护了一个先进先出的队列和state状态变量，队列中存储的载体叫作Node节点，该节点标识当前状态值、模式（独占（锁只会被一个线程独占）和共享（多个线程可同时执行）、前驱节点和后继节点等信息；简单的说就是AQS定义一个模板，具体实现有子类完成；

流程：会把需要等待的线程以Node的形式放到这个先进先出的队列上，state变量则表示为当前锁的状态

基于AQS的实现：ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、CountDownLatch、Semaphore

3、ReentrantLock 加锁解锁过程

以非公平锁为例：

（1）加锁：

1. CAS尝试获取锁，获取成功则可以执行同步代码

2. CAS获取失败，则调用acquire方法，acquire方法实际上就是AQS的模板方法

3. acquire首先会调用子类的tryAcquire方法（又回到了ReentrantLock中）

4. tryAcquire方法实际上会判断当前的state是否等于0，等于0说明没有线程持有锁，则又尝试CAS直接获取锁

5. 如果CAS获取成功，则可以执行同步代码

6. 如果CAS获取失败，那判断当前线程是否就持有锁，如果是持有的锁，那更新state的值，获取得到锁（这里其实就是处理可重入的逻辑）

7. CAS失败&&非重入的情况，则回到tryAcquire方法执行「入队列」的操作

8. 将节点入队列之后，会判断「前驱节点」是不是头节点，如果是头结点又会用CAS尝试获取锁

9. 如果是「前驱节点」是头节点并获取得到锁，则把当前节点设置为头结点，并且将前驱节点置空（实际上就是原有的头节点已经释放锁了）

10. 没获取得到锁，则判断前驱节点的状态是否为SIGNAL，如果不是，则找到合法的前驱节点，并使用CAS将状态设置为SIGNAL

11. 最后调用park将当前线程挂起

压缩流程：

当线程CAS获取锁失败，将当前线程入队列，把前驱节点状态设置为SIGNAL状态，并将自己挂起。

其中：Node 中节点的状态有4种，分别是：CANCELLED(1)、SIGNAL(-1)、CONDITION(-2)、PROPAGATE(-3)和0

• CANCELLED(1)：表示当前结点已取消调度。当timeout或被中断（响应中断的情况下），会触发变更为此状态，进入该状态后的结点将不会再变化。

• SIGNAL(-1)：表示后继结点在等待当前结点唤醒。后继结点入队时，会将前继结点的状态更新为SIGNAL。

• CONDITION(-2)：表示结点等待在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(-3)：共享模式下，前继结点不仅会唤醒其后继结点，同时也可能会唤醒后继的后继结点。

• 0：新结点入队时的默认状态。

（2）解锁：

1. 外界调用unlock方法时，实际上会调用AQS的release方法，而release方法会调用子类tryRelease方法（又回到了ReentrantLock中）

2. tryRelease会把state一直减（锁重入可使state>1），直至到0，当前线程说明已经把锁释放了

3. 随后从队尾往前找节点状态需要 < 0，并离头节点最近的节点进行唤醒，唤醒之后，被唤醒的线程则尝试使用CAS获取锁，假设获取锁得到则把头节点给干掉，把自己设置为头节点

另外一提的是：公平锁的实现与非公平锁是很像的，只不过在获取锁时不会直接尝试使用CAS来获取锁。只有当队列没节点并且state为0时才会去获取锁，不然都会把当前线程放到队列中