你真的弄明白了吗？Java并发之AQS详解

带着问题阅读

1、什么是AQS，它有什么作用，核心思想是什么

2、AQS中的独占锁和共享锁原理是什么，AQS提供的锁机制是公平锁还是非公平锁

3、AQS在Java中有哪些实现，如何基于AQS实现自己的锁控制

4、AQS除了提供锁框架以外还提供了什么能力

AQS介绍
AbstractQueuedSynchronizer(AQS) 提供了一套可用于实现锁同步机制的框架，不夸张地说， AQS 是 JUC 同步框架的基石。 AQS 通过一个 FIFO 队列维护线程同步状态，实现类只需要继承该类，并重写指定方法即可实现一套线程同步机制。

AQS 根据资源互斥级别提供了独占和共享两种资源访问模式；同时其定义 Condition 结构提供了 wait/signal 等待唤醒机制。在 JUC 中，诸如 ReentrantLock 、 CountDownLatch 等都基于 AQS 实现。

AQS框架
AQS原理
AQS 的原理并不复杂， AQS 维护了一个 volatile int state 变量和一个 CLH(三个人名缩写)双向队列，队列中的节点持有线程引用，每个节点均可通过 getState() 、 setState() 和 compareAndSetState() 对 state 进行修改和访问。·

当线程获取锁时，即试图对 state 变量做修改，如修改成功则获取锁；如修改失败则包装为节点挂载到队列中，等待持有锁的线程释放锁并唤醒队列中的节点。

AQS模版方法
AQS 内部封装了队列维护逻辑，采用模版方法的模式提供实现类以下方法：

tryAcquire(int);        // 尝试获取独占锁，可获取返回true，否则false
tryRelease(int);        // 尝试释放独占锁，可释放返回true，否则false
tryAcquireShared(int);  // 尝试以共享方式获取锁，失败返回负数，只能获取一次返回0，否则返回个数
tryReleaseShared(int);  // 尝试释放共享锁，可获取返回true，否则false
isHeldExclusively();    // 判断线程是否独占资源

如实现类只需实现独占锁/共享锁功能，可只实现 tryAcquire/tryRelease 或 tryAcquireShared/tryReleaseShared 。虽然实现 tryAcquire/tryRelease 可自行设定逻辑，但建议使用 state 方法对 state 变量进行操作以实现同步类。

如下是一个简单的同步锁实现示例：

public class Mutex extends AbstractQueuedSynchronizer {@Overridepublic boolean tryAcquire(int arg) {return compareAndSetState(0, 1);}@Overridepublic boolean tryRelease(int arg) {return compareAndSetState(1, 0);}public static void main(String[] args) {final Mutex mutex = new Mutex();new Thread(() -> {System.out.println("thread1 acquire mutex");mutex.acquire(1);// 获取资源后sleep保持try {TimeUnit.SECONDS.sleep(5);} catch(InterruptedException ignore) {}mutex.release(1);System.out.println("thread1 release mutex");}).start();new Thread(() -> {// 保证线程2在线程1启动后执行try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch(InterruptedException ignore) {}// 等待线程1 sleep结束释放资源mutex.acquire(1);System.out.println("thread2 acquire mutex");mutex.release(1);}).start()}
}

示例代码简单通过 AQS 实现一个互斥操作，线程1获取 mutex 后，线程2的 acquire 陷入阻塞，直到线程1释放。其中 tryAcquire/acquire/tryRelease/release 的 arg 参数可按实现逻辑自定义传入值，无具体要求。

@param arg the acquire argument. This value is conveyed to {@link #tryAcquire} but is otherwise uninterpreted and can represent anyting you like.

AQS核心结构
Node
前文提到，在 AQS 中如果线程获取资源失败，会包装成一个节点挂载到 CLH 队列上， AQS 中定义了 Node 类用于包装线程。

Node 主要包含5个核心字段：

waitStatus ：当前节点状态，该字段共有5种取值：
CANCELLED = 1 。节点引用线程由于等待超时或被打断时的状态。
SIGNAL = -1 。后继节点线程需要被唤醒时的当前节点状态。当队列中加入后继节点被挂起 (block) 时，其前驱节点会被设置为 SIGNAL 状态，表示该节点需要被唤醒。
CONDITION = -2 。当节点线程进入 condition 队列时的状态。(见 ConditionObject )
PROPAGATE = -3 。仅在释放共享锁 releaseShared 时对头节点使用。(见共享锁分析)
0 。节点初始化时的状态。
prev ：前驱节点。
next ：后继节点。
thread ：引用线程，头节点不包含线程。
nextWaiter ： condition 条件队列。(见 ConditionObject )
独占锁分析
acquire

public final void acquire(int arg) {// tryAcquire需实现类处理// 如获取资源成功，直接返回if (!tryAcquire(arg) && // 如获取资源失败，将线程包装为Node添加到队列中阻塞等待acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))// 如阻塞线程被打断selfInterrupt();
}

acquire 核心为 tryAcquire 、 addWaiter 和 acquireQueued 三个函数，其中 tryAcquire 需具体类实现。每当线程调用 acquire 时都首先会调用 tryAcquire ，失败后才会挂载到队列，因此 acquire 实现默认为非公平锁。

addWaiter 将线程包装为独占节点，尾插式加入到队列中，如队列为空，则会添加一个空的头节点。值得注意的是 addWaiter 中的 enq 方法，通过 CAS+自旋的方式处理尾节点添加冲突。

acquireQueue 在线程节点加入队列后判断是否可再次尝试获取资源，如不能获取则将其前驱节点标志为 SIGNAL 状态(表示其需要被 unpark 唤醒)后，则通过 park 进入阻塞状态。

参照流程图， acquireQueued 方法核心逻辑为 for(;

你真的弄明白了吗？Java并发之AQS详解相关推荐

Java并发之AQS详解（文章里包含了两片文章结合着看后边文章不清楚，请看原文）
AQS全称抽象队列同步器(AbstractQuenedSynchronizer),它是一个可以用来实现线程同步的基础框架.当然,它不是我们理解的Spring这种框架,它是一个类,类名就是A ...
Java并发之AQS详解
一.概述谈到并发,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,AQ ...
Java 并发之 AQS 详解（上）
Java 并发之 AQS 详解前言 Java SDK 为什么要设计 Lock 死锁问题 synchronized 的局限性显式锁 Lock Lock 使用范式 Lock 是怎样起到锁的作用呢? 队 ...
java aqs原理_Java并发之AQS详解
一.概述谈到并发,不得不谈ReentrantLock:而谈到ReentrantLock,不得不谈AbstractQueuedSynchronized(AQS)! 类如其名,抽象的队列式的同步器,AQ ...
Java并发编程AQS详解
本文内容及图片代码参考视频:https://www.bilibili.com/video/BV12K411G7Fg/?spm_id_from=333.788.recommend_more_video. ...
Java技术之AQS详解
AbstractQueuedSynchronizer 简写为AQS,抽象队列同步器.它是一个用于构建锁和同步器的框架,许多同步器都可以通过AQS很容易并且高效的构造出来,以下都是通过AQS构造出来的: ...
Java开发之ServLet详解
一.什么是ServLet? serverLet是javaEE中运行于服务器端的,用于接收和响应HTTP协议的请求的程序. 二.ServLet的三种实现方式 1.实现ServLet接口步骤: (1)实 ...
Java并发编程之AQS详解
一.概述谈到并发,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,AQ ...
c语言sizeof char,sizeof 你真的弄明白了吗？来看看这个例子
原标题:sizeof 你真的弄明白了吗?来看看这个例子 sizeof基础在C语言中,sizeof是一个操作符(operator),而不是函数!其用于判断数据类型或者表达式长度(所占的内存字节数).其 ...

你真的弄明白了吗？Java并发之AQS详解

你真的弄明白了吗？Java并发之AQS详解

你真的弄明白了吗？Java并发之AQS详解相关推荐

最新文章

热门文章