java的JUC包系列文章(一): AQS的初探文章---说一说 Node

本来准备写一篇AQS的完成解析，已经写了大部分了，但是觉得写得实在太乱了，而且很多细节的东西很难讲清楚，所以还是决定先写一些前文，都是属于AQS整体的一部分，也都是AQS的灵魂组件，所以单拎出来说一下。
本文先争取将贯穿AQS的一个组件先讲清楚。好了，直接进入本文的主题，AQS的内部类--Node
(一)  Node是什么，为什么这么重要
Node是AQS中的一个静态的内部类，之所以说贯穿了AQS的整个实现是因为AQS是一个竞争锁的并发框架, 有竞争就会有失败，所以所有的失败的节点都会以Node的形式，等待在等待者队列中，知道放弃竞争了，或者竞争成功。
构建Node的时候都需要两个参数，一个是Thread，标识是哪个线程在等待，那当轮到你竞争的时候也会知道去唤醒哪个Thread进行工作，还有一个是Node.mode，这个是Node内部实现的标识当前Node是数据哪种竞争模式的，有两种不同的模式，独占模式(exclusive)和共享模式(Shared)
独占模式：资源是独占的，一次只能一个线程获取。
共享模式：同时可以被多个线程获取，具体的资源的个数可以通过参数指定。
直接看一下Node的代码

	static final class Node {
        //标识为共享模式
        static final Node SHARED = new Node();
        //标识为独占模式
        static final Node EXCLUSIVE = null;

        /**
        * 以下四个都是Node的状态
        /

        // 标识当前Node取消了竞争
        static final int CANCELLED =  1;
        // 表示Node的后继结点可以被唤醒了
        static final int SIGNAL    = -1;
        // 表示现在Node阻塞者等待某些条件满足
        static final int CONDITION = -2;
        // #TODO
        static final int PROPAGATE = -3;

        volatile int waitStatus;
        
        // 在等待队列中的前一个节点 
        volatile Node prev;
        // 在等待队列中的后一个节点 
        volatile Node next;
        // 执行的线程
        volatile Thread thread;
        
        Node nextWaiter;

        final boolean isShared() {
            return nextWaiter == SHARED;
        }

        Node() {    // Used to establish initial head or SHARED marker
        }

        Node(Thread thread, Node mode) {     // Used by addWaiter
            this.nextWaiter = mode;
            this.thread = thread;
        }

        Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
            this.waitStatus = waitStatus;
            this.thread = thread;
        }
    }
    // 等待队列中的首节点
    private transient volatile Node tail;
    // 等待队列中的尾节点
    private transient volatile Node head;

	

所以，根据定义我们可以画出AQS中等待者队列的模型
(二)  Node的用处
在本系列的后面的文章中，我们会讲到，跟Node的模式分配一样，抢占资源也会有独占式和共享式的方法入口，AQS也留了供用户自定义的抢占逻辑方法。所以Node在整个框架中哪里用到呢？我们可以先自己想一下，如果自己设计一个最简单的抢占模型会怎么设计？肯定会有下面几个步骤
1: 提供一个资源供大家抢占，假设初始状态为1，被占用后设置为0.所以假设有多个线程去获取这个资源的时候，肯定会只有一个线程能抢占成功，那么其他的线程必须按序排好。同时也要考虑到多个节点往队伍中排会出现的并发问题
2: 当上一个节点消费完成后，要将资源释放出来，然后要通知排在队伍中的第一个节点，通知他可以开始竞争资源了。

在AQS框架中，大致的逻辑和我们想的差不多，而Node在其中扮演的就是作为在等待队伍中排队的节点的角色。然后节点中维护了前后节点的指针，所以可以在资源使用结束后通知排在后面的节点开始抢占。