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這篇文章主要介紹“什么是AbstractQueuedSynchronizer”，在日常操作中，相信很多人在什么是AbstractQueuedSynchronizer問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”什么是AbstractQueuedSynchronizer”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！
在Java多線程編程中，重入鎖(ReentrantLock) 和信號量(Semaphore)是兩個極其重要的并發控制工具。相信大部分讀者都應該比較熟悉它們的使用(如果不清楚的小伙伴，趕快拿出書本翻閱一下)。
但是不知道大家是不是有了解過重入鎖和信號量的實現細節? 我就帶大家看一看它們的具體實現。
首先，先上一張重要的類圖，來說明一下三者之間的關系：
可以看到， 重入鎖和信號量都在自己內部，實現了一個AbstractQueuedSynchronizer的子類，子類的名字都是Sync。而這個Sync類，也正是重入鎖和信號量的核心實現。子類Sync中的代碼也比較少，其核心算法都由AbstractQueuedSynchronizer提供。因此，可以說，只要大家了解了AbstractQueuedSynchronizer，就清楚得知道重入鎖和信號量的實現原理了。
在正是進入AbstractQueuedSynchronizer之前，還有一些基礎知識需要大家了解，這樣才能更好的理解AbstractQueuedSynchronizer的實現。
為了控制多個線程訪問共享資源 ，我們需要為每個訪問共享區間的線程派發一個許可。拿到一個許可的線程才能進入共享區間活動。當線程完成工作后，離開共享區間時，必須要歸還許可，以確保后續的線程可以正常取得許可。如果許可用完了，那么線程進入共享區間時，就必須等待，這就是控制多線程并行的基本思想。
打個比方，一大群孩子去游樂場玩摩天輪，摩天輪上只能坐20個孩子。但是卻來了100個小孩。那么許可以的個數就是20。也就說一次只有20個小孩可以上摩天輪玩，其他的孩子必須排隊等待。只有等摩天輪上的孩子離開控制一個位置時，才能有其他小孩上去玩。
因此，使用許可控制線程行為和排隊玩摩天輪差不多就是一個意思了。
第二個重要的概念就是排他鎖(exclusive)和共享鎖(shared)。顧名思義，在排他模式上，只有一個線程可以訪問共享變量，而共享模式則允許多個線程同時訪問。簡單地說，重入鎖是排他的;信號量是共享的。
用摩天輪的話來說，排他鎖就是雖然我這里有20個位置，但是小朋友也只能一個一個上哦，多出來的位置怎么辦呢，可以空著，也可以讓摩天輪上唯一的小孩換著做，他想坐哪兒就坐哪兒，1分鐘換個位置，都沒有關系。而共享鎖，就是玩耍摩天輪正常的打開方式了。
LockSupport可以理解為一個工具類。它的作用很簡單，就是掛起和繼續執行線程。它的常用的API如下：
public static void park() : 如果沒有可用許可，則掛起當前線程
public static void unpark(Thread thread)：給thread一個可用的許可，讓它得以繼續執行
因為單詞park的意思就是停車，因此這里park()函數就表示讓線程暫停。反之，unpark()則表示讓線程繼續執行。
需要注意的是，LockSupport本身也是基于許可的實現，如何理解這句話呢，請看下面的代碼：
LockSupport.unpark(Thread.currentThread()); LockSupport.park();
大家可以猜一下，park()之后，當前線程是停止，還是 可以繼續執行呢?
答案是：可以繼續執行。那是因為在park()之前，先執行了unpark()，進而釋放了一個許可，也就是說當前線程有一個可用的許可。而park()在有可用許可的情況下，是不會阻塞線程的。
綜上所述，park()和unpark()的執行效果和它調用的先后順序沒有關系。這一點相當重要，因為在一個多線程的環境中，我們往往很難保證函數調用的先后順序(都在不同的線程中并發執行)，因此，這種基于許可的做法能夠最大限度保證程序不出錯。
與park()和unpark()相比， 一個典型的反面教材就是Thread.resume()和Thread.suspend()。
看下面的代碼：
Thread.currentThread().resume(); Thread.currentThread().suspend();
首先讓線程繼續執行，接著在掛起線程。這個寫法和上面的park()的示例非常接近，但是運行結果卻是截然不同的。在這里，當前線程就是卡死。
因此，使用park()和unpark()才是我們的首選。而在AbstractQueuedSynchronizer中，也正是使用了LockSupport的park()和unpark()操作來控制線程的運行狀態的。
好了，基礎的部分就介紹到這里。下面，讓我們切入正題：首先來看一下AbstractQueuedSynchronizer的內部數據結構。
在AbstractQueuedSynchronizer內部，有一個隊列，我們把它叫做同步等待隊列。它的作用是保存等待在這個鎖上的線程(由于lock()操作引起的等待)。此外，為了維護等待在條件變量上的等待線程，AbstractQueuedSynchronizer又需要再維護一個條件變量等待隊列，也就是那些由Condition.await()引起阻塞的線程。
由于一個重入鎖可以生成多個條件變量對象，因此，一個重入鎖就可能有多個條件變量等待隊列。實際上，每個條件變量對象內部都維護了一個等待列表。其邏輯結構如下所示：
下面的類圖展示了代碼層面的具體實現：
可以看到，無論是同步等待隊列，還是條件變量等待隊列，都使用同一個Node類作為鏈表的節點。對于同步等待隊列，Node中包括鏈表的上一個元素prev，下一個元素next和線程對象thread。對于條件變量等待隊列，還使用nextWaiter表示下一個等待在條件變量隊列中的節點。
Node節點另外一個重要的成員是waitStatus，它表示節點等待在隊列中的狀態：
CANCELLED：表示線程取消了等待。如果取得鎖的過程中發生了一些異常，則可能出現取消的情況，比如等待過程中出現了中斷異常或者出現了timeout。
SIGNAL：表示后續節點需要被喚醒。
CONDITION：線程等待在條件變量隊列中。
PROPAGATE：在共享模式下，無條件傳播releaseShared狀態。早期的JDK并沒有這個狀態，咋看之下，這個狀態是多余的。引入這個狀態是為了解決共享鎖并發釋放引起線程掛起的bug 6801020。(隨著JDK的不斷完善，它的代碼也越來越難懂了 :(，就和我們自己的工程代碼一樣，bug修多了，細節就顯得越來越晦澀)
0：初始狀態
其中CANCELLED=1，SIGNAL=-1，CONDITION=-2，PROPAGATE=-3 。在具體的實現中，就可以簡單的通過waitStatus釋放小于等于0，來判斷是否是CANCELLED狀態。
了解了AbstractQueuedSynchronizer的基本實現思路和數據結構，接下來一起看一下它的實現細節吧。首先，來看一下排他鎖的實現。重入鎖是一種 典型的排他鎖。
下面是排他鎖獲得請求許可的代碼：
public final void acquire(int arg) { //嘗試獲得許可， arg為許可的個數。對于重入鎖來說，每次請求1個。 if (!tryAcquire(arg) && // 如果tryAcquire 失敗，則先使用addWaiter()將當前線程加入同步等待隊列 // 然后繼續嘗試獲得鎖 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) selfInterrupt(); }進入一步看一下tryAcquire()函數。該函數的作用是嘗試獲得一個許可。對于AbstractQueuedSynchronizer來說，這是一個未實現的抽象函數。
具體實現在子類中。在重入鎖，讀寫鎖，信號量等實現中， 都有各自的實現。
如果tryAcquire()成功，則acquire()直接返回成功。如果失敗，就用addWaiter()將當前線程加入同步等待隊列。
接著， 對已經在隊列中的線程請求鎖，使用acquireQueued()函數，從函數名字上可以看到，其參數node，必須是一個已經在隊列中等待的節點。它的功能就是為已經在隊列中的Node請求一個許可。
這個函數大家要好好看看，因為無論是普通的lock()方法，還是條件變量的await()都會使用這個方法。
如果調用Condition.await()，那么線程也會進入等待，下面來看實現：
signal()通知的時候，是在條件等待隊列中，按照FIFO進行，首先從第一個節點下手：
釋放排他鎖很簡單
public final boolean release(int arg) { //tryRelease()是一個抽象方法，在子類中有具體實現和tryAcquire()一樣 if (tryRelease(arg)) { Node h = head; if (h != null && h.waitStatus != 0) // 從隊列中喚醒一個等待中的線程（遇到CANCEL的直接跳過） unparkSuccessor(h); return true; } return false; }與排他鎖相比，共享鎖的實現略微復雜一點。這也很好理解。因為排他鎖的場景很簡單，單進單出，而共享鎖就不一樣了。可能是N進M出，處理起來要麻煩一些。但是，他們的核心思想還是一致的。共享鎖的幾個典型應用有：信號量，讀寫鎖中的寫鎖。
為了實現共享鎖，在AbstractQueuedSynchronizer中，專門有一套針對共享鎖的方法。
獲得共享鎖使用acquireShared()方法：
釋放共享鎖的代碼如下：
public final boolean releaseShared(int arg) { //tryReleaseShared()嘗試釋放許可，這是一個抽象方法，需要在子類中實現 if (tryReleaseShared(arg)) { //上述代碼中已經出現這個函數了，就是喚醒線程，設置傳播狀態 doReleaseShared(); return true; } return false; }到此，關于“什么是AbstractQueuedSynchronizer”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！
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