AQS機(jī)制

AQS:全名為AbstractQuenedSynchronizer锈拨,翻譯過來(lái)即抽象的隊(duì)列同步器,是一種用來(lái)構(gòu)建鎖和同步器的框架羹唠。

基于AQS構(gòu)建同步器奕枢,很多并發(fā)類都是基于它實(shí)現(xiàn)的,這些類都是繼承于AbstractQueuedSynchronizer佩微,包括:

  • ReentrantLock
  • Semaphore
  • CountDownLatch
  • ReentrantReadWriteLock
  • SynchronusQueue

AbstractQueuedSynchronizer類及重要方法:

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
    extends AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {

    /**
     * The synchronization state.
     */
    private volatile int state;
    
    protected boolean tryAcquire(int arg) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

   static final class Node {
      volatile Node prev;
      volatile Node next;
      volatile Thread thread;
   }
}
AQS的原理

基于CLH隊(duì)列缝彬,用volatile修飾共享變量state,線程通過CAS去改變狀態(tài)喊衫,成功則獲取鎖成功跌造,失敗則進(jìn)入等待隊(duì)列,等待被喚醒族购。

CLH(Craig壳贪,Landin,and Hagersten)隊(duì)列是一個(gè)虛擬的雙向隊(duì)列寝杖,虛擬的雙向隊(duì)列即不存在隊(duì)列實(shí)例违施,僅存在節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。AQS將每一條請(qǐng)求共享資源的線程封裝成一個(gè)CLH鎖隊(duì)列的一個(gè)結(jié)點(diǎn)(Node)瑟幕,來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖的分配磕蒲。

AQS是自旋鎖
在等待喚醒的時(shí)候,經(jīng)常會(huì)使用自旋(while(!cas()))的方式只盹,不停地嘗試獲取鎖辣往,直到獲取成功。


AQS維護(hù)了一個(gè)volatile int state和一個(gè)FIFO線程等待隊(duì)列殖卑,多線程爭(zhēng)用資源被阻塞的時(shí)候就會(huì)進(jìn)入這個(gè)隊(duì)列站削。

AQS設(shè)計(jì)思想
1.AQS使用一個(gè)int成員變量state來(lái)表示同步狀態(tài)
2.使用Node實(shí)現(xiàn)FIFO隊(duì)列,可以用于構(gòu)建鎖或者其他同步裝置
3.AQS資源共享方式:獨(dú)占Exclusive(排它鎖模式)和共享Share(共享鎖模式)

  • Exclusive
    獨(dú)占孵稽,只有一個(gè)線程能執(zhí)行许起。
    如:ReentrantLock

  • Share
    共享十偶,多個(gè)線程可以同時(shí)執(zhí)行。
    如:Semaphore园细、CountDownLatch惦积、ReadWriteLock,CyclicBarrier

自定義同步器的實(shí)現(xiàn)

AQS底層使用了模板方法模式猛频,在構(gòu)建自定義同步器時(shí)狮崩,只需要依賴AQS底層再實(shí)現(xiàn)共享資源state的獲取與釋放操作即可。自定義同步器在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候只需要實(shí)現(xiàn)共享資源state的獲取和釋放方式即可伦乔,至于具體線程等待隊(duì)列的維護(hù)厉亏,AQS已經(jīng)在頂層實(shí)現(xiàn)好了董习。自定義同步器實(shí)現(xiàn)的時(shí)候主要實(shí)現(xiàn)下面幾種方法:

  • isHeldExclusively():該線程是否正在獨(dú)占資源烈和。只有用到condition才需要去實(shí)現(xiàn)它。
  • tryAcquire(int):獨(dú)占方式皿淋。嘗試獲取資源招刹,成功則返回true,失敗則返回false窝趣。
  • tryRelease(int):獨(dú)占方式疯暑。嘗試釋放資源,成功則返回true哑舒,失敗則返回false妇拯。
  • tryAcquireShared(int):共享方式。嘗試獲取資源洗鸵。負(fù)數(shù)表示失斣叫狻;0表示成功膘滨,但沒有剩余可用資源甘凭;正數(shù)表示成功,且有剩余資源火邓。
  • tryReleaseShared(int):共享方式丹弱。嘗試釋放資源,如果釋放后允許喚醒后續(xù)等待結(jié)點(diǎn)返回true铲咨,否則返回false躲胳。

參考:
https://blog.csdn.net/JavaShark/article/details/125300628
https://blog.csdn.net/feiying0canglang/article/details/121109407

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