深入理解Java volatile与AQS锁的内存可见性

本文将深入探讨Java中的两个关键概念——Java Util Concurrent (JUC)框架中的AQS（AbstractQueuedSynchronizer）和volatile关键字，以及它们在内存可见性和线程同步中的作用。首先，我们将从AQS入手，它是JUC库中的核心组件，提供了一个模板方法供自定义同步器实现，其特点包括FIFO（First Input First Output）等待队列和共享/独占模式，使得线程之间的交互更为灵活。 AQS的核心在于它的抽象同步器设计，开发者只需关注共享资源state的获取和释放逻辑，其余如同步控制、线程调度等工作由AQS底层处理。ReentrantLock是AQS的一个典型应用，它提供了公平锁和非公平锁两种模式，其中公平锁确保线程按照请求的顺序进入临界区，而非公平锁则不保证这一点，这体现了AQS如何实现原子性、禁止重排序和可见性的特性。 内存可见性是线程间通信的关键，尤其是对共享变量的更新。Volatile关键字在此起着至关重要的作用，它确保了当一个线程修改了volatile变量，新值能够立即被其他线程感知，这是通过happens-before规则来实现的。happens-before规则定义了程序执行的相对顺序，包括程序顺序规则和volatile变量规则。Volatile变量的写操作不仅更新了自身的值，还会将对共享变量的更新广播给所有其他线程，从而保证了可见性。 在实际应用中，ReentrantLock依赖AQS的FIFO队列来实现临界区的原子性，这意味着整个临界区的代码会被视为一个不可分割的操作，确保并发访问的正确性。同时，通过volatile关键字的happens-before规则，ReentrantLock确保了临界区更新后的状态能够立即对其他线程可见，避免了数据不一致的问题。 总结来说，Java中的AQS和volatile是确保并发程序正确性的重要工具。AQS通过模板方法和队列机制提供了一种简洁的同步原语，而volatile关键字则负责维护内存可见性，两者结合在一起，构建了Java并发编程的强大基础。理解和掌握这两个概念，对于编写高效且健壮的并发代码至关重要。