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如何通过 AQS 的 acquire 方法源码分析线程在同步队列中的排队与阻塞逻辑

星瑶大大_5315

星瑶大大_5315

发布时间:2026-04-15 19:09:21

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来源于php中文网

原创

acquire先调用tryAcquire是因采用“乐观优先”策略:线程先非阻塞尝试获取资源(如CAS修改state),成功则直接返回,避免无谓入队;仅当tryAcquire返回false(资源被占用)才执行addWaiter和acquireQueued。

如何通过 aqs 的 acquire 方法源码分析线程在同步队列中的排队与阻塞逻辑

acquire 方法为什么先调用 tryAcquire 而不直接入队

因为 acquire 的设计是「乐观优先」:线程会先尝试一次非阻塞获取(比如 CAS 修改 state),成功就跳过排队,避免无谓的节点创建和队列操作。只有 tryAcquire 返回 false,才说明资源已被占用,此时才走排队流程。

这个判断非常关键——它决定了是否触发后续的 addWaiter 和 acquireQueued。如果子类实现的 tryAcquire 逻辑有误(比如始终返回 false),线程就会无意义地反复入队、阻塞、唤醒,造成 CPU 空转或死锁倾向。

  • tryAcquire 是模板方法,必须由子类重写;AQS 自身抛 UnsupportedOperationException
  • ReentrantLock 的公平/非公平版本,tryAcquire 行为完全不同:非公平版允许插队,公平版会检查 hasQueuedPredecessors()
  • 注意:acquire 不响应中断,而 acquireInterruptibly 才会在等待中检查中断状态

addWaiter 如何把线程安全地塞进队尾

addWaiter 并不是简单地追加节点,而是分两步尝试:先用 CAS 快速插入(利用当前 tail),失败则 fallback 到 enq 的死循环重试。这背后是为了应对多线程并发修改 tail 的竞争场景。

常见误区是认为「队尾插入」天然线程安全——其实不然。tail 是普通 volatile 字段,没有原子性保障,所以必须靠 CAS + 循环兜底。

  • 第一次尝试:node.prev = pred 后,再 compareAndSetTail(pred, node);若失败,说明 tail 已被其他线程更新
  • enq 中的初始化逻辑很重要:当 tail == null 时,先 compareAndSetHead(new Node()),再设 tail = head,确保头尾一致
  • 节点的 prev 指针设为 volatile,但 next 不是——所以遍历队列只能从 tail 往前找 prev,不能依赖 next

acquireQueued 怎么决定是否 park 当前线程

acquireQueued 是真正的「排队+阻塞」核心。它不会一进来就 park,而是每次循环都检查自己是不是队首的下一个节点(即 p == head),只有这时才再次调用 tryAcquire 尝试抢锁。抢不到,才进入阻塞准备阶段。

是否 park 由 shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) 决定,它会检查前驱节点的 waitStatus:只有前驱是 SIGNAL(-1) 才放心 park;否则先把它设成 SIGNAL,下一轮再试。

  • park 前必须确保前驱节点已准备好唤醒自己,否则可能永久挂起(lost wakeup)
  • parkAndCheckInterrupt() 返回的是「park 期间是否被中断」,但不抛异常,只是记录标记,最终在 finally 块里统一处理
  • 如果 acquireQueued 返回 true,说明线程在等待中被中断过,上层 acquire 会调用 selfInterrupt() 补回中断状态

为什么释放锁时总是 unpark head.next 而不是 tail

因为 AQS 队列是 FIFO,只有队首节点(head.next)才有资格竞争资源。释放锁后调用 unparkSuccessor,目标永远是 head.next,哪怕它已被取消(waitStatus == CANCELLED),也会向后遍历找第一个有效的节点。

这里容易忽略的关键点是:head 本身是个哑节点(dummy node),不关联任何线程;真正等待的线程在 head.next。所以唤醒逻辑必须从 head 出发,而不是从 tail 或任意位置开始扫描。

  • head 在 setHead(node) 时才被更新,且只在 tryAcquire 成功后执行,保证了语义正确性
  • 如果 head.next 为 null 或已取消,unparkSuccessor 会从 tail 往前遍历 —— 这是兜底策略,但非常规路径
  • 不要假设 tail 就是最后一个有效等待者;它可能指向一个刚入队但还没来得及设置 prev 的节点

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