Java并发编程（八）：AbstractQueuedSynchronizer中的Node

2024-01-01 17:57:25

深入了解 AQS 的 Node 类：并发编程的基石

在 Java 并发编程的世界中，AbstractQueuedSynchronizer （简称 AQS）扮演着至关重要的角色，它是一个用来构建锁和同步器的框架。在 AQS 内部，Node 类是一个关键的元素，它代表了等待获取锁或其他同步状态的线程。本文将深入探究 Node 类的概念、结构和使用方法。

Node 类的结构

Node 类是 AQS 的一个内部类，它包含以下关键属性：

next： 指向下一个 Node 的引用，形成一个双向链表。
waitStatus： 表示 Node 的等待状态。它可以是 0（未等待）、1（正在等待）或 2（已被唤醒）。
prev： 指向前一个 Node 的引用。
thread： 指向正在等待的线程（如果 waitStatus 为 1）。
nextWaiter： 指向下一个正在等待的 Node。

Node 类的字段

Node 类包含以下主要字段：

next： volatile 类型的引用，用于实现非阻塞并发控制。
waitStatus： volatile 类型的 int 值，用于存储 Node 的等待状态。
prev： volatile 类型的引用，用于实现非阻塞并发控制。
thread： Thread 类型的引用，用于存储正在等待的线程。
nextWaiter： Node 类型的引用，用于存储下一个正在等待的 Node。

Node 类的构造方法

Node 类有一个构造方法：

Node(Node prev, Object thread, Node nextWaiter)：创建一个新的 Node 实例，并将其插入到指定的前驱 prev 和后继 nextWaiter 之间。

Node 类的主要方法

Node 类提供以下主要方法：

tryAcquire(int acquires)： 尝试获取锁或同步状态。如果成功，则返回 true，否则返回 false。
lock()： 获取锁或同步状态，如果无法立即获取，则进入等待队列。
unlock()： 释放锁或同步状态。
cancel()： 取消 Node 的等待状态。
nextWaiter()： 返回下一个正在等待的 Node。

Node 类的使用示例

以下代码示例演示了如何使用 Node 类：

public class MyLock {

    private AQS aqs = new AQS() {

        @Override
        public boolean tryAcquire(int acquires) {
            // ...
        }

        @Override
        public void release(int releases) {
            // ...
        }
    };

    public void lock() {
        aqs.acquire(1);
    }

    public void unlock() {
        aqs.release(1);
    }
}

在这个示例中，MyLock 类使用 AQS 实现了简单的锁。当调用 lock() 方法时，它使用 tryAcquire() 方法尝试获取锁。如果锁不可用，当前线程将被阻塞，直到锁可用。unlock() 方法使用 release() 方法释放锁，允许其他线程获取锁。

结论

Node 类是 Java 并发编程中 AQS 框架的重要组成部分。它代表了等待获取锁或其他同步状态的线程，并提供了管理这些线程等待状态所需的方法。通过理解 Node 类的作用，开发人员可以更好地利用 AQS 来构建健壮且高效的并发应用程序。

常见问题解答

Node 类如何存储等待的线程？
Node 类通过 thread 字段存储等待的线程。
如何取消 Node 的等待状态？
可以使用 cancel() 方法取消 Node 的等待状态。
Node 类如何实现非阻塞并发控制？
Node 类通过使用 volatile 字段来实现非阻塞并发控制，这些字段允许线程并行访问数据而不会出现数据损坏。
Node 类如何管理等待队列？
Node 类使用双向链表来管理等待队列。
Node 类在 Java 并发编程中扮演什么角色？
Node 类在 Java 并发编程中扮演着至关重要的角色，因为它代表了等待获取锁或其他同步状态的线程。