J.U.C|同步队列（CLH）

1、写在前面

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在上篇咱们聊到AQS的原理，具体参见《J.U.C|AQS原理》。

这篇咱们来给你们聊聊AQS中核心同步队列（CLH）。

2、什么是同步队列（CLH）

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同步队列

一个FIFO双向队列，队列中每一个节点等待前驱节点释放共享状态（锁）被唤醒就能够了。

AQS如何使用它？

AQS依赖它来完成同步状态的管理，当前线程若是获取同步状态失败时，AQS则会将当前线程已经等待状态等信息构形成一个节点（Node）并将其加入到CLH同步队列，同时会阻塞当前线程，当同步状态释放时，会把首节点唤醒（公平锁），使其再次尝试获取同步状态。

Node节点面貌？

static final class Node {
        // 节点分为两种模式： 共享式和独占式
        /** 共享式 */
        static final Node SHARED = new Node();
        /** 独占式 */
        static final Node EXCLUSIVE = null;

        /** 等待线程超时或者被中断、须要从同步队列中取消等待（也就是放弃资源的竞争），此状态不会在改变 */
        static final int CANCELLED =  1;
        /** 后继节点会处于等待状态，当前节点线程若是释放同步状态或者被取消则会通知后继节点线程，使后继节点线程的得以运行 */
        static final int SIGNAL    = -1;
        /** 节点在等待队列中，线程在等待在Condition 上，其余线程对Condition调用singnal()方法后，该节点加入到同步队列中。 */
        static final int CONDITION = -2;
        /**
         * 表示下一次共享式获取同步状态的时会被无条件的传播下去。
         */
        static final int PROPAGATE = -3;

        /**等待状态*/
        volatile int waitStatus;

        /**前驱节点 */
        volatile Node prev;

        /**后继节点*/
        volatile Node next;

        /**获取同步状态的线程 */
        volatile Thread thread;

        /**连接下一个等待状态 */
        Node nextWaiter;
        
        // 下面一些方法就不贴了
    }

CLH同步队列的结构图

这里是基于CAS（保证线程的安全）来设置尾节点的。

3、入列操做

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如上图了解了同步队列的结构， 咱们在分析其入列操做在简单不过。无非就是将tail（使用CAS保证原子操做）指向新节点，新节点的prev指向队列中最后一节点（旧的tail节点），原队列中最后一节点的next节点指向新节点以此来创建联系，来张图帮助你们理解。

源码
源码咱们能够经过AQS中的如下两个方法来了解下
addWaiter方法

private Node addWaiter(Node mode) {
// 以给定的模式来构建节点， mode有两种模式 
//  共享式SHARED， 独占式EXCLUSIVE;
  Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
    // 尝试快速将该节点加入到队列的尾部
    Node pred = tail;
     if (pred != null) {
        node.prev = pred;
            if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                pred.next = node;
                return node;
            }
        }
        // 若是快速加入失败，则经过 anq方式入列
        enq(node);
        return node;
    }

先经过addWaiter(Node node)方法尝试快速将该节点设置尾成尾节点，设置失败走enq(final Node node)方法

enq

private Node enq(final Node node) {
// CAS自旋，直到加入队尾成功        
for (;;) {
    Node t = tail;
        if (t == null) { // 若是队列为空，则必须先初始化CLH队列，新建一个空节点标识做为Hader节点,并将tail 指向它
            if (compareAndSetHead(new Node()))
                tail = head;
            } else {// 正常流程，加入队列尾部
                node.prev = t;
                    if (compareAndSetTail(t, node)) {
                        t.next = node;
                        return t;
                }
            }
        }
    }

经过“自旋”也就是死循环的方式来保证该节点能顺利的加入到队列尾部，只有加入成功才会退出循环，不然会一直循序直到成功。

上述两个方法都是经过compareAndSetHead(new Node())方法来设置尾节点，以保证节点的添加的原子性（保证节点的添加的线程安全。）

4、出列操做

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同步队列（CLH）遵循FIFO，首节点是获取同步状态的节点，首节点的线程释放同步状态后，将会唤醒它的后继节点（next），然后继节点将会在获取同步状态成功时将本身设置为首节点，这个过程很是简单。以下图

设置首节点是经过获取同步状态成功的线程来完成的（获取同步状态是经过CAS来完成），只能有一个线程可以获取到同步状态，所以设置头节点的操做并不须要CAS来保证，只须要将首节点设置为其原首节点的后继节点并断开原首节点的next（等待GC回收）应用便可。

5、总结

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聊完后咱们来总一下，同步队列就是一个FIFO双向对队列，其每一个节点包含获取同步状态失败的线程应用、等待状态、前驱节点、后继节点、节点的属性类型以及名称描述。

其入列操做也就是利用CAS(保证线程安全)来设置尾节点，出列就很简单了直接将head指向新头节点并断开老头节点联系就能够了。