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AQS的原理浅析_未来编程-CSDN博客

简介

        AQS:(AbstractQueuedSynchronizer)抽象的队列式同步器。是除了java自带的synchronized关键字之外的锁机制,这个类在java.util.concurrent.locks包。

        AQS的核心思想:AQS是用CLH队列锁实现的,即将暂时获取不到锁的线程加入到队列中:如果被请求的共享资源空闲,则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程,并将共享资源设置为锁定状态;如果被请求的共享资源被占用,那么就需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制(AQS)。

        CLH(Craig,Landin,and Hagersten)队列是一个虚拟的双向队列(不存在队列实例,仅存在节点之间的关联关系)。AQS是将每一条请求共享资源的线程封装成一个CLH锁队列的一个结点(Node),来实现锁的分配。用大白话来说,AQS就是基于CLH队列,用volatile修饰共享变量state,线程通过CAS去改变状态符,成功则获取锁成功,失败则进入等待队列,等待被唤醒。

        AQS是自旋锁:在等待唤醒的时候,经常会使用自旋(while(!cas()))的方式,不停地尝试获取锁,直到被其他线程获取成功。实现了AQS的锁有:自旋锁、互斥锁、读锁写锁、条件产量、信号量、栅栏都是AQS的衍生物。

        AQS 定义了两种资源共享方式:

  1. Exclusive:独占,只有一个线程能执行,如ReentrantLock
  2. Share:共享,多个线程可以同时执行,如Semaphore、CountDownLatch、ReadWriteLock,CyclicBarrier

 AQS实现

AQS实现的具体方式如下:

多线程系列--AQS

        如图所示,AQS维护了一个volatile int state和一个FIFO线程等待队列,多线程争用资源被阻塞的时候就会进入这个队列。state就是共享资源,其访问方式有三种:getState();setState();compareAndSetState()。

自定义同步器的方法

AQS底层使用了模板方法模式,如果需要自定义同步器一般的方式是这样(模板方法模式很经典的一个应用):

  1. 使用者继承AbstractQueuedSynchronizer并重写指定的方法。(这些重写方法很简单,无非是对于共享资源state的获取和释放)
  2. 将AQS组合在自定义同步组件的实现中,并调用其模板方法,而这些模板方法会调用使用者重写的方法。
    这和我们以往通过实现接口的方式有很大区别,这是模板方法模式很经典的一个运用。

        自定义同步器在实现的时候只需要实现共享资源state的获取和释放方式即可,至于具体线程等待队列的维护,AQS已经在顶层实现好了。自定义同步器实现的时候主要实现下面几种方法:

  • isHeldExclusively():该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它。
  • tryAcquire(int):独占方式。尝试获取资源,成功则返回true,失败则返回false。
  • tryRelease(int):独占方式。尝试释放资源,成功则返回true,失败则返回false。
  • tryAcquireShared(int):共享方式。尝试获取资源。负数表示失败;0表示成功,但没有剩余可用资源;正数表示成功,且有剩余资源。
  • tryReleaseShared(int):共享方式。尝试释放资源,如果释放后允许唤醒后续等待结点返回true,否则返回false。

        一般来说,自定义同步器要么是独占方法,要么是共享方式,他们也只需实现tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一种即可。但AQS也支持自定义同步器同时实现独占和共享两种方式,如ReentrantReadWriteLock。
        
在acquire() acquireShared()两种方式下,线程在等待队列中都是忽略中断的,acquireInterruptibly()/acquireSharedInterruptibly()是支持响应中断的。

 

 

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