Java AQS 详解

时间: 2024-02-26 19:39:19 浏览: 121

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谈到并发，不得不谈ReentrantLock；而谈到ReentrantLock，不得不谈AbstractQueuedSynchronizer（AQS）！类如其名，抽象的队列式的同步器，AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，许多同步类实现都依赖于它，如常用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch...。【Java AQS详解】 AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 是 Java 并发库中的一个核心组件，它是实现高效并发控制的基础。AQS 提供了一种基于队列的线程同步机制，允许开发者构建自定义的锁和同步器。在Java并发编程中，如ReentrantLock、Semaphore和CountDownLatch等类的底层实现都离不开AQS。 **一、AQS概述** AQS 是一个抽象的队列同步器，它的核心是一个 volatile int 类型的 `state` 字段，表示资源的状态。当多个线程试图访问一个共享资源时，AQS 使用一个FIFO（先进先出）的等待队列来管理这些线程。线程通过调用AQS提供的API来尝试获取或释放资源。 **二、AQS框架** AQS 的关键特性包括： 1. **state**：表示共享资源的状态，通过 `getState()`、`setState()` 和 `compareAndSetState()` 进行操作。 2. **等待队列**：当线程无法获取资源时，会被加入到等待队列中，遵循FIFO原则。 3. **两种资源共享方式**： - Exclusive（独占）：只有一个线程可以执行，如ReentrantLock。 - Shared（共享）：允许多个线程同时执行，如Semaphore、CountDownLatch。自定义同步器只需关注如何获取和释放资源，而线程的等待和唤醒机制由AQS内部处理。 **三、自定义同步器接口** 自定义同步器需要实现以下方法： 1. `isHeldExclusively()`: 检查当前线程是否独占资源，通常在条件变量中使用。 2. `tryAcquire(int)`: 尝试独占方式获取资源。 3. `tryRelease(int)`: 尝试独占方式释放资源。 4. `tryAcquireShared(int)`: 尝试共享方式获取资源。 5. `tryReleaseShared(int)`: 尝试共享方式释放资源。以ReentrantLock为例，state初始为0表示未锁定。当线程尝试lock()时，会尝试通过`tryAcquire()`获取资源，成功则返回true并增加state值。其他线程尝试获取资源会失败，直到解锁(state回到0)。 **四、源码详解** AQS 的核心方法包括 `acquire()` 和 `release()`，分别对应获取和释放资源。`acquire()` 方法会尝试直接获取资源，失败则将线程加入等待队列。`release()` 方法负责释放资源，并可能唤醒等待队列中的下一个线程。 `acquire()` 方法大致流程： 1. 调用 `tryAcquire()` 尝试获取资源，成功则返回。 2. 若获取失败，调用 `addWaiter()` 将线程放入等待队列。 3. 调用 `acquireQueued()` 在队列中等待，直到获取到资源。 4. 如果被中断，调用 `selfInterrupt()` 进行中断处理。 `release()` 方法会调用 `tryRelease()` 来尝试释放资源，成功后可能唤醒等待队列中的下一个线程。 AQS 还提供了 `acquireShared()` 和 `releaseShared()` 方法用于共享模式的获取和释放。 AQS 是Java并发编程中不可或缺的一部分，它提供了一种通用的框架，使得开发者能够方便地创建高效、灵活的同步器，实现复杂的并发控制逻辑。理解AQS的工作原理对于优化并发程序和设计自己的同步组件至关重要。

当线程需要获取某个锁的时候，如果该锁已经被其他线程占用，那么该线程就必须阻塞等待，直至锁被释放。AQS (AbstractQueuedSynchronizer) 类是 java.util.concurrent 包中提供的锁的基础框架，它是实现锁和其他同步工具的基础；同时，它也是 ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch 等高级同步工具的底层实现。AQS 的核心思想就是队列+状态，用队列维护获取该锁的所有线程，用内部状态来控制哪个线程可以获取到该锁；当有线程释放了该锁时，AQS 会自动将队头的线程唤醒，从而实现多线程的协作。

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