Java 中 AQS 独占锁模式怎么实现 lock 与 unlock 逻辑

星敏姑娘_5530

星敏姑娘_5530

2026-11-10

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AQS通过state变量、FIFO队列、CAS和自旋实现独占锁:lock()先tryAcquire,失败则addWaiter入队并acquireQueued自旋挂起;unlock()调用tryRelease释放锁,成功后unparkSuccessor唤醒后继。

java 中 aqs 独占锁模式怎么实现 lock 与 unlock 逻辑

AQS(AbstractQueuedSynchronizer)通过 state 状态变量 + FIFO 同步队列 + CAS + 自旋等待 三者协同实现独占锁的 lock() 与 unlock(),核心在于线程如何竞争、排队和唤醒。

lock():尝试获取锁,失败则入队挂起

调用 ReentrantLock.lock()(非公平模式)最终会走到 AQS 的 acquire(int arg) 方法:

  • 先调用 tryAcquire(arg) —— 这是模板方法,由子类(如 NonfairSync)实现;它用 CAS 尝试将 state 从 0 改为 1,成功即获得锁,直接返回
  • 若失败(state ≠ 0),则执行 addWaiter(Node.EXCLUSIVE):将当前线程封装为独占节点,插入同步队列尾部
  • 再调用 acquireQueued(node, arg):进入自旋。检查前驱是否为 head,若是则再次尝试 tryAcquire;否则将前驱的 waitStatus 设为 SIGNAL,然后调用 LockSupport.park(this) 挂起当前线程

unlock():释放锁并唤醒后继节点

调用 unlock() 最终进入 AQS 的 release(int arg):

Java调试
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通过 JDWP 实现 Java 远程调试:连接远程 JVM、设置断点、单步执行代码、查看变量值、获取调用栈。适用于需要调试远程 Java 应用、排查运行时状态、追踪代码执行流程的场景。 术语注解 JDWP:Java Debug Wire Protocol,Java 调试有线协议(Java 远程调试底层通信协议) remote JVM:远程 Java 虚拟机 step through code:代码单步调试(步入 / 步过 / 步出调试) inspect variables:变量查看 / 变量检视 stac

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  • 先调用 tryRelease(arg) —— 子类实现(如 Synx.tryRelease),将 state 减去对应值(可重入场景可能减多次),清空独占线程(setExclusiveOwnerThread(null)),返回 true 表示完全释放
  • 若释放成功,则调用 unparkSuccessor(head):找到 head 的第一个有效后继节点(waitStatus ),调用 LockSupport.unpark(node.thread) 唤醒它
  • 被唤醒的线程在 acquireQueued 自旋中再次尝试获取锁,此时大概率成功(因为 state 已为 0)

关键细节不能忽略

这些设计让锁行为既高效又可靠:

  • head 哨兵节点不关联线程:队列头始终是虚节点,真正等待的线程从 head.next 开始,避免唤醒逻辑复杂化
  • waitStatus = SIGNAL 表示“请唤醒我”:前驱节点在挂起自己前,会把后继的 waitStatus 设为 SIGNAL,确保释放锁时能精准通知
  • CAS + volatile 保证可见性与原子性:state 是 volatile,所有修改都通过 CAS,避免指令重排和脏读
  • 可重入靠 state 计数 + 线程身份校验:tryAcquire 中判断当前线程是否已持有锁,是则 state++,不是才尝试抢占

公平锁 vs 非公平锁的区别点

两者都在 tryAcquire 实现里体现:

  • 非公平锁:上来就 CAS 抢锁(插队),失败才进队——吞吐高,但可能饥饿
  • 公平锁:先查队列是否为空或自己是否是头后第一个节点,满足才 CAS;否则直接入队——不插队,响应顺序更可预测

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