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重大發現，AQS加鎖機制竟然跟Synchronized有驚人的相似

生活百科

在并發多線程的情況下，為了保證數據安全性 ， 一般我們會對數據進行加鎖 ， 通常使用Synchronized或者ReentrantLock同步鎖 。Synchronized是基于JVM實現 ， 而ReentrantLock是基于Java代碼層面實現的 ， 底層是繼承的AQS 。
AQS全稱AbstractQueuedSynchronizer，即抽象隊列同步器，是一種用來構建鎖和同步器的框架 。
我們常見的并發鎖ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier都是基于AQS實現的，所以說不懂AQS實現原理的，就不能說了解Java鎖 。
當我仔細研究AQS底層加鎖原理，發現竟然跟Synchronized加鎖原理有驚人的相似 。讓我突然想到一句名言，記不清怎么說了，意思是框架底層原理很相似，大家多學習底層原理 。
Synchronized的加鎖流程在前幾篇文章已經詳細講過，沒看過一塊再溫習一下 。
1. Synchronized加鎖流程我們先想一下Synchronized的加鎖需求，如果讓你設計Synchronized的對象鎖存儲結構 ， 該怎么設計？

  1. 多個線程執行到Synchronized代碼塊，只有一個線程獲取鎖，然后執行同步代碼塊（需要記錄哪個線程獲取了對象鎖） 。
  2. 其他線程被阻塞（被阻塞的線程，是不是可以用鏈表設計個阻塞隊列？）
  3. 持有鎖的線程調用wait方法，釋放鎖，等待被喚醒（等待的線程，是不是可以用鏈表設計個等待隊列？） 。
  4. 被阻塞的線程開始競爭鎖
  5. 調用notify方法，喚醒等待的線程，被喚醒的線程進入阻塞隊列，一塊競爭鎖 。
上面描述了Synchronized的加鎖流程，Synchronized的對象鎖存儲結構是不是跟咱們想的一樣？實際就是的 。
下面是對象鎖的存儲數據結構（由C++實現）：
ObjectMonitor() {_header= NULL;_count= 0;_waiters= 0,_recursions= 0;_object= NULL;_owner= NULL; // 持有鎖的線程_WaitSet= NULL; // 等待隊列，存儲處于wait狀態的線程_WaitSetLock= 0 ;_Responsible= NULL ;_succ= NULL ;_cxq= NULL ;FreeNext= NULL ;_EntryList= NULL ; // 阻塞隊列，存儲處于等待鎖block狀態的線程_SpinFreq= 0 ;_SpinClock= 0 ;OwnerIsThread = 0 ;}
重大發現，AQS加鎖機制竟然跟Synchronized有驚人的相似

文章插圖
上圖展示了對象鎖的基本工作機制：
  1. 當多個線程同時訪問一段同步代碼時，首先會進入 _EntryList隊列中阻塞 。
  2. 當某個線程獲取到對象的對象鎖后進入臨界區域，并把對象鎖中的 _owner變量設置為當前線程 ， 即獲得對象鎖 。
  3. 若持有對象鎖的線程調用 wait() 方法，將釋放當前持有的對象鎖，_owner變量恢復為null，同時該線程進入 _WaitSet 集合中等待被喚醒 。
  4. 在_WaitSet集合中的線程被喚醒，會被再次放到_EntryList隊列中，重新競爭獲取鎖 。
  5. 若當前線程執行完畢也將釋放對象鎖并復位變量的值，以便其他線程進入獲取鎖 。
Synchronized對象鎖存儲結構和加鎖流程，竟然跟咱們想的一樣 。
再看一下AQS的存儲結構和加鎖流程 ， 有沒有相似的地方 。
2. AQS加鎖原理先分析一下，我們使用AQS的加鎖需求：
  1. 多個線程執行到acquire方法的時候，只有一個線程獲取鎖 ， 然后執行同步代碼塊（需要記錄哪個線程獲取了對象鎖） 。
  2. 其他線程被阻塞（被阻塞的線程，是不是可以用鏈表設計個阻塞隊列？名叫”同步隊列“？）
  3. 持有鎖的線程調用await方法，釋放鎖，等待被喚醒（等待的線程，是不是可以用鏈表設計個等待隊列？名叫”條件隊列“？） 。
  4. 被阻塞的線程開始競爭鎖
  5. 調用signal方法，喚醒等待的線程，被喚醒的線程進入阻塞隊列，一塊競爭鎖 。
AQS的需求跟Synchronized一模一樣 。
我們再看一下AQS實際的加鎖機制是怎么設計的？是不是跟Synchronized相似？
重大發現，AQS加鎖機制竟然跟Synchronized有驚人的相似

文章插圖
AQS的加鎖流程并不復雜，只要理解了同步隊列和條件隊列，以及它們之間的數據流轉，就算徹底理解了AQS 。
  1. 當多個線程競爭AQS鎖時，如果有個線程獲取到鎖，就把ower線程設置為自己
  2. 沒有競爭到鎖的線程 ， 在同步隊列中阻塞（同步隊列采用雙向鏈表，尾插法） 。
  3. 持有鎖的線程調用await方法，釋放鎖 ， 追加到條件隊列的末尾（條件隊列采用單鏈表，尾插法） 。
  4. 持有鎖的線程調用signal方法，喚醒條件隊列的頭節點，并轉移到同步隊列的末尾 。
  5. 同步隊列的頭節點優先獲取到鎖
可以看到AQS和Synchronized的加鎖流程幾乎是一模一樣的，AQS中同步隊列就是Synchronized中EntryList，AQS中條件隊列就是Synchronized中的waitSet ， 兩個隊列之間的數據轉移流程也是一樣的 。

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