Java AQS 内部怎么通过双向 FIFO 队列管理线程

千瑶小哥_7652

千瑶小哥_7652

2026-09-08

451人浏览

原创

aqs通过volatile双向链表实现fifo等待队列,以head和tail维护队首队尾,失败线程封装为node入队尾并阻塞,仅head.next节点可被前驱唤醒;队列懒加载,首节点初始化为哨兵节点,node含thread、prev/next、waitstatus、mode字段;入队用cas保证原子性,失败则自旋重试;唤醒由release触发,检查head.next的waitstatus为signal后unpark;state为volatile核心变量,0为空闲,>0为占用,获取失败先试tryacquire,入队后仍需循环检查state,决策权在子类实现。

java aqs 内部怎么通过双向 fifo 队列管理线程

AQS 内部通过一个 volatile 修饰的双向链表实现 FIFO 等待队列,核心是用 head 和 tail 两个节点引用维护队首与队尾,所有等待获取同步状态失败的线程都会被封装为 Node 节点加入该队列尾部,并被阻塞;只有队首节点(即 head 的后继节点)有资格被唤醒并重试获取锁。

队列结构与节点组成

AQS 队列是一个懒加载的双向链表,初始时 head 和 tail 均为 null。首次入队会触发初始化:先创建一个空的哨兵节点(dummy node)作为 head,再将首个等待线程构造成 Node 插入其后。每个 Node 包含:

  • thread:指向被阻塞的线程引用
  • prev / next:分别指向前驱和后继节点,构成双向链接
  • waitStatus:标记当前等待状态(如 SIGNAL、CANCELLED、CONDITION 等)
  • mode:标识是 EXCLUSIVE(独占)还是 SHARED(共享)模式入队

入队过程保证线程安全

新节点加入队尾不是简单赋值,而是通过 CAS 操作确保原子性:

  • 先读取当前 tail 引用,尝试用 compareAndSetTail(oldTail, newNode) 更新尾指针
  • 若失败(说明其他线程已抢先更新),则进入自旋重试逻辑(enq 方法)
  • 成功后,将原 tail 的 next 指向新节点,新节点 prev 指向原 tail

这种设计避免了锁竞争,也规避了 CAS 失败导致的数据不一致问题。

Java Maven Code Review
Java Maven Code Review

审查Java Maven项目(ZIP压缩包或GitLab仓库URL),检查代码规范、命名、模块边界、可维护性问题以及重复代码。

下载

唤醒机制依赖前驱节点通知

队列中只有 head.next 对应的节点能被唤醒,且唤醒动作由其前驱节点(即 head)在释放资源时主动触发:

  • 当持有锁的线程调用 release(),成功更新 state 后,会检查 head.next 的 waitStatus 是否为 SIGNAL
  • 若是,则调用 LockSupport.unpark(node.thread) 唤醒该线程
  • 被唤醒线程再次尝试 tryAcquire(),成功则成为新 head(原 head 被断开引用,不再关联任何线程)

state 变量与队列协同工作

state 是 AQS 的核心状态变量,volatile 修饰保障可见性,所有修改均基于 CAS:

  • state = 0 表示资源空闲(如 ReentrantLock 未被占用)
  • state > 0 表示已被占用,具体含义由子类定义(如可重入次数、剩余信号量数等)
  • 获取失败时,线程入队前会先尝试一次 tryAcquire;入队后仍需循环检查 state 是否就绪,而非被动等待信号

队列本身不决定“谁该获得资源”,它只提供有序排队和公平唤醒的基础设施,真正决策权在子类对 tryAcquire/tryRelease 的实现里。

Java免费学习笔记:立即使用
解锁 Java 大师之旅:从入门到精通的终极指南

相关专题

更多
java
java

Java是一个通用术语,用于表示Java软件及其组件,包括“Java运行时环境 (JRE)”、“Java虚拟机 (JVM)”以及“插件”。php中文网还为大家带了Java相关下载资源、相关课程以及相关文章等内容,供大家免费下载使用。

2023.06.15

9577

6

java正则表达式语法
java正则表达式语法

java正则表达式语法是一种模式匹配工具,它非常有用,可以在处理文本和字符串时快速地查找、替换、验证和提取特定的模式和数据。本专题提供java正则表达式语法的相关文章、下载和专题,供大家免费下载体验。

2023.07.05

6742

9

java自学难吗
java自学难吗

Java自学并不难。Java语言相对于其他一些编程语言而言,有着较为简洁和易读的语法,本专题为大家提供java自学难吗相关的文章,大家可以免费体验。

2023.07.31

5972

8

java配置jdk环境变量
java配置jdk环境变量

Java是一种广泛使用的高级编程语言,用于开发各种类型的应用程序。为了能够在计算机上正确运行和编译Java代码,需要正确配置Java Development Kit(JDK)环境变量。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.01

1044

3

java保留两位小数
java保留两位小数

Java是一种广泛应用于编程领域的高级编程语言。在Java中,保留两位小数是指在进行数值计算或输出时,限制小数部分只有两位有效数字,并将多余的位数进行四舍五入或截取。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.02

868

3

java基本数据类型
java基本数据类型

java基本数据类型有:1、byte;2、short;3、int;4、long;5、float;6、double;7、char;8、boolean。本专题为大家提供java基本数据类型的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

1256

5

java有什么用
java有什么用

java可以开发应用程序、移动应用、Web应用、企业级应用、嵌入式系统等方面。本专题为大家提供java有什么用的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

2509

5

java在线网站
java在线网站

Java在线网站是指提供Java编程学习、实践和交流平台的网络服务。近年来,随着Java语言在软件开发领域的广泛应用,越来越多的人对Java编程感兴趣,并希望能够通过在线网站来学习和提高自己的Java编程技能。php中文网给大家带来了相关的视频、教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读和下载。

2023.08.03

19851

3

配置java环境变量
配置java环境变量

配置Java环境变量是为了让操作系统能够识别和使用Java的相关命令和功能。本专题为大家提供配置java环境变量相关文章,帮助大家解决问题。

2023.08.03

1135

8

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
dev.java 官方:Learn Java
dev.java 官方:Learn Java

共0课时 | 0人学习

Java JDBC数据库连接官方教程
Java JDBC数据库连接官方教程

共0课时 | 0人学习