AQS源码解析:AQS功能的扩展与定制化
发布时间: 2024-02-27 19:02:44 阅读量: 13 订阅数: 12 ![](https://csdnimg.cn/release/wenkucmsfe/public/img/col_vip.0fdee7e1.png)
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# 1. AQS简介与基本原理
## 1.1 AQS概述
在多线程编程中,AQS(AbstractQueuedSynchronizer)是Java中用于实现同步器的框架,提供了并发编程的基础设施。AQS通过一个FIFO双向队列来管理获取同步状态失败的线程,让这些线程在等待同步状态释放时进入阻塞状态,有效地避免了忙等的情况,提高了并发性能。
AQS主要包含独占锁(exclusive lock)和共享锁(shared lock)两种不同模式,可以通过继承AQS并实现指定的方法来创建自定义的同步器。
## 1.2 AQS的基本原理和数据结构
AQS的基本原理是通过内部维护的同步状态(state)来控制线程的获取和释放同步状态。AQS使用一个整型的volatile变量state来表示同步状态,线程通过CAS操作对state进行修改来获取同步状态。当state为0时,表示没有线程占用同步状态,线程可以通过CAS操作将state修改为1来获取同步状态;当state不为0时,表示同步状态已被其他线程占用,线程需要进入队列等待。
AQS内部主要包含以下两个核心数据结构:
- Node:表示一个等待在队列中的线程节点,包含了线程本身的信息以及等待状态等。
- ConditionObject:条件队列,用于实现Condition的等待和通知机制,基于AQS的基本原理实现了wait和notify相关的功能。
以上是AQS概述与基本原理的内容,接下来我们将会深入探讨AQS的功能扩展。
# 2. AQS的功能扩展
AQS是AbstractQueuedSynchronizer的缩写,是Java中用于构建锁和同步器的基础框架。除了基本原理和数据结构外,AQS还可以通过功能扩展来支持更多的同步场景和工具类的实现。在本章中,我们将深入探讨AQS的功能扩展,包括Condition对象与条件队列、常见工具类如CountDownLatch、Semaphore的实现,以及ReentrantLock的实现原理。
### 2.1 Condition对象与条件队列
在AQS中,Condition对象是用来替代传统的Object监视器方法(wait、notify、notifyAll)的一种方式,它可以让线程在等待某个条件成立时进入等待状态,并在条件满足时被唤醒。Condition对象通常和Lock配合使用,例如ReentrantLock中的newCondition()方法可以获取一个与当前锁绑定的Condition对象。
下面是一个简单的示例代码,演示了如何使用Condition对象实现线程之间的等待和唤醒:
```java
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class ConditionDemo {
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();
public void await() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入等待状态");
condition.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被唤醒");
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void signal() {
lock.lock();
try {
System.out.println("发送唤醒信号");
condition.signal();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
ConditionDemo demo = new ConditionDemo();
Thread t1 = new Thread(() -> {
try {
demo.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
demo.signal();
});
t1.start();
t2.start();
}
}
```
在该示例中,我们创建了一个ConditionDemo类,其中包含了await()方法和signal()方法分别实现线程的等待和唤醒操作。在主函数中,我们创建了两个线程,一个线程调用await()进入等待状态,另一个线程调用signal()方法发送唤醒信号。
运行该示例,可以看到线程在满足条件时被唤醒,输出结果类似于:
```
Thread-0进入等待状态
发送唤醒信号
Thread-0被唤醒
```
### 2.2 CountDownLatch、Semaphore等常见工具类的实现
除了Condition对象外,AQS还支持通过内置工具类如CountDownLatch、Semaphore等来扩展其功能,实现更多种类的同步控制。这些工具类可以在多线程环境下实现不同的同步策略,如CountDownLatch可以实现线程的等待直到计数器归零,Semaphore可以控制同时访问某资源的线程数量。
下面是一个简单的示例代码,演示了如何使用CountDownLatch实现线程的等待:
```java
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class CountDownLatchDemo {
private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
public static void main(String[] args) throws Interru
```
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