详解JUC之锁——Lock与AQS（02）

前言

在详解JUC之锁——概述（01）中我对JUC中的锁进行了概述，下面我就介绍一下它们的根基

Lock

接口和

AQS

类

Lock

看名字就知道

Lock

接口就是JUC中锁的顶级接口，支持语义不同的锁规则，比如说公平锁和非公平锁，独占锁（也可以叫互斥锁）和共享锁等。

它最主要的两个方法就是

lock()

和

unlock()

，一看就知道是获取锁和释放锁。

还有一个比较有趣的方法是

boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)

方法，这个方法没有

lock()

方法那么死心眼，它在尝试获取锁，获取到了就返回

true

，一段时间获取不到就算了，返回一个

false

。

当然了，还有

Condition newCondition()

方法，返回与之关联的

Condition

对象

AbstractQueuedSynchronizer

AbstractQueuedSynchronizer

就是大名鼎鼎的AQS类，怎么说呢，这个类就是JUC锁的根基，是JUC中不同锁的共同抽象类，锁的许多公共方法都是在这个类中实现的，我给你看看它类继承结构你就知道了



有没有发现，无论是带有

Lock

后缀的类如

ReentrantLock

还是不带

Lock

后缀的类如

Semaphore

它们里面的内部类

Sync

都继承了

AQS

。其实JUC中的各种锁只是一个表面装饰，它们里面真正实现功能的还是

Sync

。

我再来给你看一个比根基更根基的东西，那就是

AQS

类的一个成员变量

state

/**
* The synchronization state.
*/
private volatile int state;

看注释说这个就是同步状态，可能到现在你还没有概念。那我问你，锁最主要的操作是什么？不就是获取锁和释放锁嘛！！上面我讲了JUC中不同锁的很多公共方法是在

AQS

类实现的，其中就有获取锁和释放锁的方法，而我可以大声地告诉你，JUC中所有锁的获取锁和释放锁操作都是围绕着这个同步状态

state

进行加减操作。每次一个线程获取到锁即对应着这个

state

加1，释放锁就对应着这个

state

减1（

Semaphore

就特殊点，它能加n和减n），

state

为0的时候代表锁空闲。

公平锁和非公平锁

从上面我给出的

AQS

的继承结构图你会发现，很多锁的名叫

Sync

的内部类继承了

AQS

类，而这个

Sync

又分别有

FairSync

和

NonfairSync

类继承它，看名字就知道它们分别是公平锁和非公平锁了。

那公不公平的准则又是什么呢？

说到这个得先介绍一下CLH队列，CLH队列是AQS中“等待锁”的线程队列，比如说独占锁被一个线程占用着，其它线程就必须等待咯，这些线程就是在CLH队列等待的。这个队列的是用链表实现的，你可以看到

AQS

类有个内部类

Node

，这个就是链表的节点。CLH是通过自旋+CAS保证节点插入和移除的原子性（这个我在介绍原子类的时候说过类似的），就是说往里面插入或移除一个节点的时候，在并发条件下不会有问题。

至于CLH是什么意思，在

Node

的注释上有

"CLH" (Craig, Landin, and Hagersten) lock queue

，目测是三个人的名字缩写，应该是造出它的人吧。

那现在就可以回答公平的准则了。所谓公平，就是大家排队，是按照CLH队列先来先得的规则，即使锁没被任何线程持有，只要一个线程不是处于队头，它也会乖乖地等，公平地获取锁；非公平，那就是插队咯，当线程要获取锁时，它会无视CLH等待队列而直接获取锁，如果锁没有被任何线程持有，那不管它在CLH的那个角落，它都直接获取锁，没什么道德可言。

AbstractQueuedLongSynchronizer和AbstractOwnableSynchronizer

至于

AbstractQueuedLongSynchronizer

类跟

AbstractQueuedSynchronizer

类差不多，只不过它里面的

state

是

long

类型的，而

AbstractQueuedSynchronizer

的是

int

类型的，而且它们都继承了

AbstractOwnableSynchronizer

类——一个记录当前持有独占锁的线程的抽象类，这个类很简单，维护一个

Thread

类型变量，这个应该就是记录当前持有独占锁的线程，然后提供它的

getter

和

setter

方法，它虽然是一个抽象类，但是里面并没有抽象方法。