AQS面试题总结

一:线程等待唤醒的实现方法

二: 介绍一下LockSupport

三:AQS是什么

AQS使用一个volatile的int类型的成员变量来表示同步状态,通过内置的FIFO队列完成资源获取排队工作,将每条要去抢占资源的线程封装成一个NODE节点来实现锁的分配,通过CAS完成对State值的修改,
AQS的本质是一个双向队列加一个状态为state

五:公平锁与非公平锁的区别

公平锁: 多个线程按照线程调用lock()的顺序去获得锁,线程会直接进入队列去排队,永远都是队列的第一位才能得到锁。

非公平锁: 多个线程去获取锁的时候,会直接去尝试获取,获取不到,再去进入等待队列,如果能获取到,就直接获取到锁。

六: 非公平锁加锁的源码分析

tryAcquire(arg):尝试获取锁
addWaiter(Node.EXCLUSIVE):添加到同步队列
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)):队列里自旋等待获取等

第一步、tryAquire

先获取当前AQS 的state的值,判断是否为0,如果为0表示没有人抢占,此刻他抢占,返回true,抢占锁后就完事了;

   // 这里调用进入非公平锁的tryAcquire
	protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            return nonfairTryAcquire(acquires);
	}
    // 具体代码在这里
	final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
        // 若当前无其他线程抢占锁,则抢占;
            if (c == 0) {
                if (compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
        //如果已获取锁的线程再调用lock()则state值+1,这里就是可重入的原理
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0) // overflow
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
        // 都不是则返回false
            return false;
        }

第二步、addWaiter

创建队列的节点,首先就先new出来一个节点,由于当前队列没有节点,因此进入enq()方法;

enq方法插入节点是死循环:
第一次循环,由于tail为空,他先创建一个空的node节点,作为头节点,此时waitStatus=0,然后将head指向该头节点,并将tail指针也指向head;

第二次循环,他将待插入node节点(线程B)的前置指针指向tail指向的节点(头节点),然后CAS将tail指向当前待插入节点(线程B),再让原来的tail指向的节点(头节点)的next域指向当前节点,这样就完成了节点(线程B)插入队尾,完成链式结构,跳出循环;
在这里插入图片描述

private Node addWaiter(Node mode) {
   	// 创建一个节点 mode
       Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
       // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
       Node pred = tail;
    // 刚开始tail是null,如果tail有值了就将node插入队尾;
       if (pred != null) {
           node.prev = pred;
           if (compareAndSetTail(pred, node)) {
               pred.next = node;
               return node;
           }
       }
    // 若队列为空,则插入节点
       enq(node);
       return node;
   }


	private Node enq(final Node node) {
        for (;;) { // 死循环
            Node t = tail;
            if (t == null) { // 初始下tail为null,因此创建一个头节点
                if (compareAndSetHead(new Node()))
                    tail = head;
            } else {
                node.prev = t;// 第二次循环,队列不为空,就将该节点插入队尾
                if (compareAndSetTail(t, node)) {
                    t.next = node;
                    return t;
                }
            }
        }
    }

第三步:aquireQueued

这个方法依旧是死循环。
第一次循环:首先predecessor()取出的就是前置节点,p就是链表中的头节点,然后进入判断,当前确实是头节点,然后再次尝试tryAcquire(),由于线程A并没有释放锁,因此,只能进入shouldParkAfterFailedAcquire()方法;

第二次循环,再次进入shouldParkAfterFailedAcquire(),这一次由于ws=-1,因此返回true,并进入parkAndCheckInterrupt()方法;这里会调用LockSupport.park()将线程挂起,此刻线程B就阻塞再这里了。
在这里插入图片描述

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();//获取节点的前置节点,线程B获取到的是头节点
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {//由于线程A占用,尝试获取失败
                setHead(node);
                p.next = null; // help GC
                failed = false;
                return interrupted;
            }
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())// 线程B会进入这里
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}


private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    int ws = pred.waitStatus;// 头节点的waitStatus=0
    if (ws == Node.SIGNAL)// -1
        return true;
    if (ws > 0) {
        do {
            node.prev = pred = pred.prev;
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } else {
        compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);// 将头节点的waitStatus设置成-1
    }
    return false;
}

private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
    LockSupport.park(this);
    return Thread.interrupted();
}

七:非公平锁解锁的具体流程

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