【JUC源码】JUC核心：关于AQS的几个问题

男娘i 2022-12-08 15:51 253阅读 0赞

> AQS 系列：
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>  *  [【JUC源码】JUC核心：AQS（一）底层结构分析][JUC_JUC_AQS]
>  *  [【JUC源码】JUC核心：AQS（二）同步队列源码分析（独占锁）][JUC_JUC_AQS 1]
>  *  [【JUC源码】JUC核心：AQS（三）同步队列源码分析（共享锁）][JUC_JUC_AQS 2]
>  *  [【JUC源码】JUC核心：AQS（四）条件队列源码分析][JUC_JUC_AQS 3]
>  *  [【JUC源码】JUC核心：关于AQS的几个问题][JUC_JUC_AQS 4]

### 1.说说你对 AQS 的理解？ ###

答：回答的方向是由大到小，由全到细，由使用到原理。

1.  AQS 是一个**锁框架**，它定义了锁的实现机制，并开放出扩展的地方，让子类去实现，比如我们在 lock 的时候，AQS 开放出 state 字段，让子类可以根据 state 字段来决定是否能够获得锁，对于获取不到锁的线程 AQS 会自动进行管理，无需子类锁关心，这就是 lock 时锁的内部机制，封装的很好，又暴露出子类锁需要扩展的地方；
2.  AQS 底层是由**同步队列 + 条件队列**联手组成，同步队列管理着获取不到锁的线程的排队和释放，条件队列是在一定场景下，对同步队列的补充，比如获得锁的线程从空队列中拿数据，肯定是拿不到数据的，这时候条件队列就会管理该线程，使该线程阻塞；
3.  AQS 围绕两个队列，提供了四大场景，分别是：**获得锁、释放锁、条件队列的阻塞，条件队列的唤醒**。具体的内容请参考上篇 [AQS 源码分析][JUC_JUC_AQS]。

### 2.多个线程通过锁请求共享资源，获取不到锁的线程怎么办？ ###

答：加锁(排它锁)主要分为以下四步：

1.  尝试获得锁，获得锁了直接返回，获取不到锁的走到 2；
2.  用 Node 封装当前线程，追加到同步队列的队尾，追加到队尾时，又有两步，如 3 和 4；
3.  自旋 + CAS 保证前一个节点的状态置为 signal；
4.  阻塞自己，使当前线程进入等待状态。

获取不到锁的线程会进行 2、3、4 步，最终会陷入等待状态，这个描述的是排它锁。

### 3.上一问题中，排它锁和共享锁的处理机制是一样的么？ ###

答：排它锁和共享锁在问题2中的 2、3、4 步骤都是一样的， 不同的是在于第一步，线程获得排它锁的时候，仅仅把自己设置为同步队列的头节点即可，但如果是共享锁的话，还会去唤醒自己的后续节点，一起来获得该锁

### 4.共享锁和排它锁的区别？ ###

答：

*  排它锁的意思是同一时刻，只能有一个线程可以获得锁，也只能有一个线程可以释放锁。
 *  共享锁可以允许多个线程获得同一个锁，并且可以设置获取锁的线程数量，共享锁之所以能够做到这些，是因为线程一旦获得共享锁，把自己设置成同步队列的头节点后，会自动的去释放头节点后等待获取共享锁的节点，让这些等待节点也一起来获得共享锁，而排它锁就不会这么干。

### 5.排它锁和共享锁说的是加锁时的策略，那么锁释放时有排它锁和共享锁的策略么？ ###

答：是的，排它锁和共享锁，主要体现在加锁时，多个线程能否获得同一个锁。但在锁释放时，是没有排它锁和共享锁的概念和策略的，概念仅仅针对锁获取。

### 6.描述下同步队列？ ###

答：

*  同步队列底层的数据结构就是**双向链表**，节点叫做 Node，头节点叫做 head，尾节点叫做 tail，节点和节点间的前后指向分别叫做 prev、next，如果是面对面面试的话，可以画一下 AQS 整体架构图中的同步队列。
 *  同步队列的作用：阻塞获取不到锁的线程，并在适当时机释放这些线程。
 *  实现的大致过程：当多个线程都来请求锁时，某一时刻有且只有一个线程能够获得锁（排它锁），那么剩余获取不到锁的线程，都会到同步队列中去排队并阻塞自己，当有线程主动释放锁时，就会从同步队列中头节点开始释放一个排队的线程，让线程重新去竞争锁。

### 7.线程入、出同步队列的时机和过程？ ###

答：(排它锁为例)入队和出队的时机各有两个

*  同步队列入队时机：
    
    1.  多个线程请求锁，获取不到锁的线程需要到同步队列中排队阻塞；
    2.  条件队列中的节点被唤醒，会从条件队列中转移到同步队列中来。
 *  同步队列出队时机：
    
    1.  锁释放时，头节点出队；
    2.  获得锁的线程，进入条件队列时，会释放锁，同步队列头节点开始竞争锁。

四个时机的过程可以参考 [AQS（二）同步队列源码分析（独占锁）][JUC_JUC_AQS 1]、[AQS（四）条件队列源码分析][JUC_JUC_AQS 3] ， 1 参考 acquire 方法执行过程，2 参考 signal 方法，3 参考 release 方法，4 参考 await 方法。

### 8.为什么 AQS 有了同步队列之后，还需要条件队列？ ###

答：一般情况下，我们只需要有同步队列就好了，但在上锁后，需要操作队列的场景下，一个同步队列就搞不定了，需要条件队列进行功能补充，比如当队列满时，执行 put 操作的线程会进入条件队列等待，当队列空时，执行 take 操作的线程也会进入条件队列中等待。

从一定程度上来看，条件队列是对同步队列的场景功能补充。

### 9.条件队列中的元素入队和出队的时机和过程？ ###

答：

*  入队时机：执行 await 方法时，当前线程会释放锁，并进入到条件队列。
 *  出队时机：执行 signal、signalAll 方法时，节点会从条件队列中转移到同步队列中。

具体的执行过程，可以参考[AQS（四）条件队列源码分析][JUC_JUC_AQS 3]中 await 和 signal 方法。

### 10.条件队列中的节点转移到同步队列中去的时机和过程？ ###

答：时机：当有线程执行 signal、signalAll 方法时，从条件队列的头节点开始，转移到同步队列中去。过程主要是以下几步：

1.  找到条件队列的头节点，头节点 next 属性置为 null，从条件队列中移除了；
2.  头节点追加到同步队列的队尾；
3.  头节点状态（waitStatus）从 CONDITION 修改成 0（初始化状态）；
4.  将节点的前一个节点状态置为 SIGNAL。

### 11.线程入条件队列时，为什么需要释放持有的锁？ ###

答：原因很简单，如果当前线程不释放锁，一旦跑去条件队里中阻塞了，后续所有的线程都无法获得锁，正确的场景应该是：当前线程释放锁，到条件队列中去阻塞后，其他线程仍然可以获得当前锁。

[JUC_JUC_AQS]: https://blog.csdn.net/weixin_43935927/article/details/108693296
[JUC_JUC_AQS 1]: https://blog.csdn.net/weixin_43935927/article/details/113901484
[JUC_JUC_AQS 2]: https://blog.csdn.net/weixin_43935927/article/details/113904384
[JUC_JUC_AQS 3]: https://blog.csdn.net/weixin_43935927/article/details/113901502
[JUC_JUC_AQS 4]: https://blog.csdn.net/weixin_43935927/article/details/108699927