社区首页 >专栏 >大厂面试必会：AQS LockSupport Unsafe之间的关系

大厂面试必会：AQS LockSupport Unsafe之间的关系

hugo_lei

发布于 2021-08-16 10:14:57

62800

代码可运行

文章被收录于专栏：Cloud Native 云原生自习室Cloud Native 云原生自习室

运行总次数：0

代码可运行

文章目录

概述

AQS 是实现各种业务 Lock 的基础框架，例如ReentrantLock的实现底层就是使用 AQS。我们可以参考ReentrantLock来实现自己特定需求的 Lock 逻辑。

AQS 框架本身依赖两个强有力的工具，Unsafe 和 LockSupport，可以说是左膀右臂。

因此理解 AQS 中是如何使用 Unsafe 和 LockSupport 的，有助于我们理解各类 Lock 的底层实现原理，也可以在面试时系统地回答 AQS 相关的问题。

AQS与Unsafe

AQS 中对 Unsafe 的使用，主要是 CAS 操作。例如：

/**
* CAS head field. Used only by enq.
* 入队时 CAS 修改队列 head
*/
private final boolean compareAndSetHead(Node update) {
	return unsafe.compareAndSwapObject(this, headOffset, null, update);
}

/**
* CAS tail field. Used only by enq.
* 入队时 CAS 修改队列 tail
*/
private final boolean compareAndSetTail(Node expect, Node update) {
	return unsafe.compareAndSwapObject(this, tailOffset, expect, update);
}

AQS 与 LockSupport

AQS 里对 LockSupport 的使用，主要是用于将入队后的线程 park，以及unpark 队列中某个线程。

// 未获取到锁的线程被包装成 Node，然后加入队列中
// 进入队列的 Node 如果处在 head，则尝试抢锁一次
// 若不在 head 位置或在 head 抢锁不成功，则进入 park
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
	boolean failed = true;
	try {
		boolean interrupted = false;
		for (;;) {
			final Node p = node.predecessor(); // 返回前一个节点
			if (p == head && tryAcquire(arg)) { // 前一个节点是head，则尝试抢锁一次
				setHead(node); // 抢锁成功，自己变为 head
				p.next = null; // help GC
				failed = false;
				return interrupted;
			}
			if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) // 若 Lock 的逻辑是抢锁失败后 park，则这里让线程进入 park
				interrupted = true;
		}
	} finally {
		if (failed)
			cancelAcquire(node);
	}
}

// 入队的线程 park
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
	LockSupport.park(this);
	return Thread.interrupted();
}

LockSupport 与 Unsafe

LockSupport的两个核心方法park()和unpark(Thread thread)，内部都是通过 Unsafe 的方法来实现。

// LockSupport 的 park 方法直接调用 Unsafe#park
public static void park() {
	UNSAFE.park(false, 0L);
}
// LockSupport 的 unpark 方法直接调用 Unsafe#unpark
public static void unpark(Thread thread) {
	if (thread != null)
		UNSAFE.unpark(thread);
}

Unsafe park unpark 原理

在Linux系统下，是用的Posix线程库pthread中的mutex（互斥量），condition（条件变量）来实现的。且在 park unpark 过程中，保护了一个_counter的变量。

当调用park时，先尝试能否直接拿到“许可”，即判断_counter>0时，如果成功，则把_counter设置为0，并返回。否则进入等待。

当调用 unpark 时，直接设置_counter为1，再unlock mutex返回。如果_counter之前的值是0，则还要调用pthread_cond_signal唤醒在park中等待的线程。

源码讲解可参考LockSupport（park/unpark）源码分析

LockSupport 与 wait notify 的区别

wait notify 必须在 synchronized 获取锁后调用
notify notifyAll 无法精确唤醒某一个线程，unpark（Thread）可以做到
LockSupport#unpark(Thread)可以先于该 Thread park()前执行，这种情况下该 Thread park()时立即返回（因为底层_counter>0）

【参考】