Java多线程（七）之同步器基础：AQS框架深入分析（转）

上图中，LOCK的实现类其实都是构建在AbstractQueuedSynchronizer上，为何图中没有用UML线表示呢，这是每个Lock实现 类都持有自己内部类Sync的实例，而这个Sync就是继承AbstractQueuedSynchronizer(AQS)。为何要实现不同的Sync 呢？这和每种Lock用途相关。另外还有AQS的State机制。下文会举例说明不同同步器内的Sync与state实现。

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一个同步器至少需要包含两个功能：

1.???????获取同步状态

如果允许，则获取锁，如果不允许就阻塞线程，直到同步状态允许获取。

2.???????释放同步状态

修改同步状态，并且唤醒等待线程。

根据作者论文，?aqs?同步机制同时考虑了如下需求：

1.???????独占锁和共享锁两种机制。

2.???????线程阻塞后，如果需要取消，需要支持中断。

3.???????线程阻塞后，如果有超时要求，应该支持超时后中断的机制。

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AQS实现了一个同步器的基本结构，下面以独占锁与共享锁分开讨论，来说明AQS怎样实现获取、释放同步状态。

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独占获取：?tryAcquire?本身不会阻塞线程，如果返回?true?成功就继续，如果返回?false?那么就阻塞线程并加入阻塞队列。

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1. //get时待用，只检查当前任务是否完成或者被Cancel，如果未完成并且没有被cancel，那么告诉AQS当前线程需要进入等待队列并且park住??protected?int?tryAcquireShared(int?ignore)?{??
2. ?????return?innerIsDone()??1?:?-1;??}??
3. ??//判定任务是否完成或者被Cancel??
4. boolean?innerIsDone()?{??????return?ranOrCancelled(getState())?&&????runner?==?null;??
5. }????
6. //get时调用，对于CANCEL与其他异常进行抛错??V?innerGet(long?nanosTimeout)?throws?InterruptedException,?ExecutionException,?TimeoutException?{??
7. ????if?(!tryAcquireSharedNanos(0,nanosTimeout))??????????throw?new?TimeoutException();??
8. ????if?(getState()?==?CANCELLED)??????????throw?new?CancellationException();??
9. ????if?(exception?!=?null)??????????throw?new?ExecutionException(exception);??
10. ????return?result;??}??
11. ??//任务的执行线程执行完毕调用（set(V?v)）??
12. void?innerSet(V?v)?{???????for?(;;)?{??
13. ????????int?s?=?getState();??????????//如果线程任务已经执行完毕，那么直接返回（多线程执行任务？）??
14. ????????if?(s?==?RAN)??????????????return;??
15. ????????//如果被CANCEL了，那么释放等待线程，并且会抛错??????????if?(s?==?CANCELLED)?{??
16. ????????????releaseShared(0);??????????????return;??
17. ?????}??????????//如果成功设定任务状态为已完成，那么设定结果，unpark等待线程(调用get()方法而阻塞的线程),以及后续清理工作（一般由FutrueTask的子类实现）??
18. ????????if?(compareAndSetState(s,?RAN))?{??????????????result?=?v;??
19. ????????????releaseShared(0);??????????????done();??
20. ????????????return;???????}??
21. ?}??}??

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以上4个AQS的使用是比较典型，然而有个问题就 是这些状态存在哪里呢？并且是可以计数的。从以上4个example,我们可以很快得到答案，AQS提供给了子类一个int state属性。并且暴露给子类getState()和setState()两个方法(protected)。这样就为上述状态解决了存储问 题，RetrantLock可以将这个state用于存储当前线程的重进入次数，Semaphore可以用这个state存储许可 数，CountDownLatch则可以存储需要被countDown的次数，而Future则可以存储当前任务的执行状态 (RUNING,RAN,CANCELL)。其他的Synchronizer存储他们的一些状态。

AQS留给实现者的方法主要有5个方法，其中 tryAcquire,tryRelease和isHeldExclusively三个方法为需要独占形式获取的synchronizer实现的，比如线 程独占ReetranLock的Sync，而tryAcquireShared和tryReleasedShared为需要共享形式获取的 synchronizer实现。

ReentrantLock内部Sync类实现的 是tryAcquire,tryRelease, isHeldExclusively三个方法(因为获取锁的公平性问题，tryAcquire由继承该Sync类的内部类FairSync和 NonfairSync实现)Semaphore内部类Sync则实现了tryAcquireShared和tryReleasedShared(与 CountDownLatch相似，因为公平性问题，tryAcquireShared由其内部类FairSync和NonfairSync实现)。 CountDownLatch内部类Sync实现了tryAcquireShared和tryReleasedShared。FutureTask内部类 Sync也实现了tryAcquireShared和tryReleasedShared。

参考内容来源：

【java并发】juc高级锁机制探讨
http://singleant.iteye.com/blog/1418580
Java并发同步器AQS(AbstractQueuedSynchronizer)学习笔记(1)
http://my.oschina.net/zavakid/blog/84882
Java并发同步器AQS(AbstractQueuedSynchronizer)学习笔记(2)
http://my.oschina.net/zavakid/blog/85008
JAVA LOCK代码浅析
http://rdc.taobao.com/team/jm/archives/414
java thread 之AQS
http://www.cnblogs.com/nod0620/archive/2012/07/23/2605504.html