淺談JAVA中AbstractQueuedSynchronizer實(shí)現(xiàn)

AbstractQueuedSynchronizer(AQS)提供了實(shí)現(xiàn)鎖和同步的一套基本框架贿衍。子類(lèi)只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的狀態(tài)維護(hù),即可實(shí)現(xiàn)lock or unlock救恨。

下面贸辈,我們通過(guò)兩個(gè)常用的需求,來(lái)看看如何通過(guò)AQS來(lái)實(shí)現(xiàn)肠槽。

案列一: CountDownLatch

  1. 主線(xiàn)程設(shè)置資源的數(shù)量, 比如資源數(shù)目是:7
  2. 多個(gè)子線(xiàn)程執(zhí)行擎淤,執(zhí)行完后,每個(gè)線(xiàn)程消耗資源:1
  3. 主線(xiàn)程等待秸仙,直到資源為0后嘴拢, 才繼續(xù)執(zhí)行后面代碼

案列二: ReentrantLock

  1. 對(duì)某個(gè)方法,我們要求必須同步
  2. 在線(xiàn)程一執(zhí)行該方法時(shí)寂纪,其它線(xiàn)程執(zhí)行該方法必須等待
  3. 線(xiàn)程一可以多次執(zhí)行該方法

AQS設(shè)計(jì)

通過(guò)上面兩個(gè)案列席吴,我們可以提取出相應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn):

  1. 鎖定資源 首先,該資源在多個(gè)線(xiàn)程中都需要立即看到最新的值捞蛋,所以必須是atomic的或者volatile孝冒。其次該資源面臨多個(gè)線(xiàn)程都可能去獲取或者釋放的問(wèn)題,所以必須是原子的襟交,常用的方法是atomic, VarHandle(java 9), Unsafe提供的compareAndSet來(lái)實(shí)現(xiàn)迈倍。

  2. 等待隊(duì)列 在案列二中,由于同個(gè)線(xiàn)程在被自己獲取資源的情況下捣域,可以多次獲取到該資源啼染。所以,我們需要記錄當(dāng)前資源被哪個(gè)線(xiàn)程使用焕梅;其它線(xiàn)程嘗試獲取該資源迹鹅,但是資源不可用的情況下,該線(xiàn)程需要進(jìn)入等待隊(duì)列贞言,等待資源釋放斜棚。(注:在這里資源可以理解為鎖)

然后,我們來(lái)看看如何解決案列一和案列二该窗。

案列一

  1. 我們要先設(shè)置資源數(shù)量setState(int state), 然后每個(gè)線(xiàn)程運(yùn)行完成后弟蚀,釋放一個(gè)資源:tryReleaseShared(int releases)。

  2. 主線(xiàn)程tryAcquireShared酗失,如果獲取到state為0义钉,那么以為其它線(xiàn)程執(zhí)行完成,主線(xiàn)程獲取資源成功规肴;否則進(jìn)入等待隊(duì)列直到資源被釋放喚醒捶闸。

案列二

  1. 線(xiàn)程一請(qǐng)求方法某資源, 如果當(dāng)前state為0夜畴,則設(shè)置state為1,設(shè)置當(dāng)前線(xiàn)程為互斥線(xiàn)程删壮;或者贪绘,當(dāng)前線(xiàn)程為互斥線(xiàn)程,則state數(shù)目加1央碟。線(xiàn)程一或者資源成功税灌。
  2. 線(xiàn)程二請(qǐng)求該資源,由于當(dāng)前資源state不為0硬耍,獲取資源失敗垄琐,則線(xiàn)程二進(jìn)行等待隊(duì)列
  3. 線(xiàn)程一使用完成后,釋放資源经柴,如果state為0狸窘,則喚醒等待線(xiàn)程。

上述的兩個(gè)案列我們都可以通過(guò)對(duì)state的值設(shè)定坯认,來(lái)獲取或者釋放資源翻擒;使用隊(duì)列來(lái)維護(hù)等待線(xiàn)程或者喚醒線(xiàn)程。AQS就是針對(duì)這個(gè)模型的具體實(shí)現(xiàn)牛哺。本文對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化陋气,AQS實(shí)現(xiàn)考慮的場(chǎng)景更過(guò),更豐富引润,但是核心就是本文講述的對(duì)狀態(tài)和隊(duì)列的維護(hù)巩趁。

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