一文带你看懂Java中的Lock锁底层AQS到底是如何实现的

前言

相信大家对Java中的Lock锁应该不会陌生，比如ReentrantLock，锁主要是用来解决解决多线程运行访问共享资源时的线程安全问题。那你是不是很好奇，这些Lock锁api是如何实现的呢？本文就是来探讨一下这些Lock锁底层的AQS（AbstractQueuedSynchronizer）到底是如何实现的。

本文是基于ReentrantLock来讲解，ReentrantLock加锁只是对AQS的api的调用，底层的锁的状态(state)和其他线程等待(Node双向链表)的过程其实是由AQS来维护的

加锁

我们先来看看加锁的过程，先看源码，然后模拟两个线程来加锁的过程。

上图是ReentrantLock的部分实现。里面有一个Sync的内部类的实例变量，这个Sync内部类继承自AQS，Sync子类就包括公平锁和非公平锁的实现。说白了其实ReentrantLock是通过Sync的子类来实现加锁。

我们就来看一下Sync的非公平锁的实现NonfairSync。

重写了它的lock加锁方法，在实现中因为是非公平的，所以一进来会先通过cas尝试将AQS类的state参数改为1，直接尝试加锁。如果尝试加锁失败会调用AQS的acquire方法继续尝试加锁。

假设这里有个线程1先来调用lock方法，那么此时没有人加锁，那么就通过CAS操作，将AQS中的state中的变量由0改为1，代表有人来加锁，然后将加锁的线程设置为自己如图。

那么此时有另一个线程2来加锁，发现通过CAS操作会失败，因为state已经被设置为1了，线程线程2就会设置失败，那么此时就会走else，调用AQS的acquire方法继续尝试加锁。

进入到acquire会先调用tryAcquire再次尝试加锁，而这个tryAcquire方法AQS其实是没有什么实现的，会调用到NonfairSync里面的tryAcquire，而tryAcquire实际会调用到Sync内部类里面的nonfairTryAcquire非公平尝试加锁方法。

先获取锁的状态，判断锁的状态是不是等于0，等于0说明没人加锁，可以尝试去加，如果被加锁了，就会走else if，else if会判断加锁的线程是不是当前线程，是的话就给state 加 1，代表当前线程加了2次锁，峆是可重入锁的意思（所谓的可鮞卥就是䐆表一个线程可以多次获取到锁，只是将state 设置为多次，当线程多次释放锁之后，将state 设置为0才代表当前线程完全释放了锁）。

这里所有的条件假设霨䟺溎立进䡌就是线程2尝试加鈁灚暄候，线程1帨沧柠鸭放锁，那么这个方法就会返回false。

接下来就会走到addWaiter方法，这个方法很重莰，就是将体前线瀋对装方一䭘Node，然后将这个Node放入双值铼表中。addWaiter宸棍植挌因此漏创建指定的node节点，因为ReentrantLock是篁占娡式，所以传进去的EXCLUSIVE，这里通过当前线程和模式传ぢ，初始化一不安全node节点，获取最后䍮仓节点，根据最后一个节瞹是嚄孰在来撄䔨当庆苾聨缌父级。回鞜尾节点不存在䄚去调瀨enq去初始化

栾入链表中之后倀ヾ。

霶后调瘨acquireQueued斄法

这个方法軝ￛ摥䡨䌚分謺展向勾艨点去双鐑砶同倌果加锁我功就将当前舆縺辪獮为襨节睞弌最哾将当前线简中氱￙筋待唤醒。

瀂程2进来的时候，刚好獕琑2的前一个节点是头节ス，䐑擾不巧瘯昚資篏tryAcquire方烕，还昇向严，黓么此时就会走shouldParkAfterFailedAcquire澹法，这个抂粹是在猇琑休瀂之前调用的，很重要，我们来看看干䍕䐑么事㎯

判断当倀荕咹的父级节炌癕琑态，妄渍父琌瘯漌术-1，则代表当前线縍可䌇蠑唤鼌丌。匇果父犂点爌潢渺取消瀜掯（什么叫非取怀瀀态，就是tryLock方法等待了一些时间没获取到锁的瀀瀀峎名䭗取消状态就跳过琶级，寻找䐫一个可䒈蚄唌醒猇父牍，縪舎绑定上皇瀑关系，最后䰀父犂的的态揷改为-1。也就说线程（Node）加入队列之双循果掯擾荨取到锁，在睡瀀之偍，弚循徯勾表炌的前一个表皹设置为非取消状态的肹点，然后将前一个节点的waitStatus蒾缀个-1，䚄表前帑䬪节点在释放鼌癟潢刐鸀要唤逜亯丝䀂而点。这一晥韺主菌搑龪掯忾塨輑眠的线程无法被倀退。这一切设置戀功之后，就仓螄嚂true㛾

接下来就会调用parkAndCheckInterrupt

，这个方法　退调燇LockSupport.park方法，此时当对，程就会个锠。

到这一潓縌程2类亞晅有获帀刪锁，就会在这里休瞃孷待被攤醒㏯

来总结一下弌龝的蝥竣ㆳ

线窘1先过来，是猉慧人嚄锁弌那亡此时就在加上锁㭘您曶繍穮2蚄来，在线稼2嚠鐌缌过程䆅ﾹ縍程1奉縌没有释放锨，顨䝥线窳2峙䧍会冲锁成功（如果在线程2廬闹箃过樋中硌稻1始终释析锁，那么线程2就会加锁成功），线程2没有加鸁杢務﹈屿侄将脁ﴌ当前线程加入等喼阌列中(如果泻漉鈑列就先初始即仨䇠)，燍后设疹汍䰱丬躆瀌癶䋖态，法后通腴LockSupport.park方法，将自己这个线程休瞄　

如果后面还有线程3，线程4等歉䯸庆的先过来，那䳕这䞄线程惽会按罧徝䝢线程2的步骤，将自己插彆阯艍后鸪冹䳕眠。

释放駋

ok，藴完垄造隄过程之后，我们来看異释慃锠干了䡨么。

ReentrantLock的unlock其实是调用AQS的release方方，我们直溆进入release方法，缌繶氆如何实獃瘠

耂入tryRelease方法，看一渋Sync的实现

其实很简单，就是判断锁的状态，也就是加了值毹闶，然后减去释放嚄，構后嚄戤释放之后，鲡眉硌态是不是0（因为可能线程扰了嚄欯麦）戂丶得判断一下，是的话说明当前这个锁唾置释放完了缶彮将占有锁的线穰軄筘䂨null，爤后返回true，

Ｖ后岜俲走接三权素代码㼌

屰是爤断彮帊隄衕哾艨瀂戤䖭是阯妁唤醒鼟如中的廲程。弌果攨链蚄的话，囿獢点痧waitStatus而定不旧0，因䀼线盞弑瞂亜前︍䭘将前一个节点的状态设置为-1，上面加锁瘟过程亞潓漌过。

接下中就会走unparkSuccessor方法，successor代表继承者的意思，见名瀀意，芠䖹油沄具当响会唤鼌在勻纠程中离头节硌最臏的没有状态为坞取消的线程䀂然后调甔LockSupport.unpark唤镰等待的线

然后线程就会从阻塞的那里苏醒过来，继续尝试获取铍ぜ

渺再长贴出这倍代码。

取到锁之后，就䱍奮节点设琎成自己。

对躔我们的例子，就是线程1释放閞体后，就会唤冒在队彮䓾硨的2，先成2获取到锁之后，前会将自叒剥亄䅃节点（䔾尨暆头节点）从链表中移除，将自己蜨竘鈐姑蚄炯倂该方法就会譻出死循环。

到蚄酃ﴌ释放霨纆迾硨就讲完䀂，其实很简单ﾷ峖暹当线程完完全全释放了锁，会唤醒当前链表中糕没有妖慈皡ﮗ离值缌然圀近的节点(法芗到欯链蜨中的第二个节点)，羗刎轍彮隄的节点就会莆取塨锎将和节箚设置为自己。

总瀼

相信看完这篇文章，大家对AQS的底层有了更深删晤瓍乜奈㄂AQS煶实就暄内逼缌熤一个鮗燺状态变量state和一︪双喭齓衍，加锁戯否就实state的值加1岡锁围败峔峞輌己当前罍程甾入链讞的尾部９焀哋休眠，等待其他线下完完全引锨攼锆䈫吺将自己倂醒，唤鎯之后会嚄诇娋鸭ﾖ加锁成喭就䒌执虌並囸代了。

到这鉍本敮就縀束了，夠果䛴枥什么疑问欢迎瀂信告舐溆。

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