AQS机制

AQS:全名为AbstractQuenedSynchronizer,翻译过来即抽象的队列同步器,是一种用来构建锁和同步器的框架。

基于AQS构建同步器,很多并发类都是基于它实现的,这些类都是继承于AbstractQueuedSynchronizer,包括:

  • ReentrantLock
  • Semaphore
  • CountDownLatch
  • ReentrantReadWriteLock
  • SynchronusQueue

AbstractQueuedSynchronizer类及重要方法:

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队列,用volatile修饰共享变量state,线程通过CAS去改变状态,成功则获取锁成功,失败则进入等待队列,等待被唤醒。

CLH(Craig,Landin,and Hagersten)队列是一个虚拟的双向队列,虚拟的双向队列即不存在队列实例,仅存在节点之间的关联关系。AQS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。

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,直到获取成功。


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。

AQS设计思想
1.AQS使用一个int成员变量state来表示同步状态
2.使用Node实现FIFO队列,可以用于构建锁或者其他同步装置
3.AQS资源共享方式:独占Exclusive(排它锁模式)和共享Share(共享锁模式)

  • Exclusive
    独占,只有一个线程能执行。
    如:ReentrantLock

  • Share
    共享,多个线程可以同时执行。
    如:Semaphore、CountDownLatch、ReadWriteLock,CyclicBarrier

自定义同步器的实现

AQS底层使用了模板方法模式,在构建自定义同步器时,只需要依赖AQS底层再实现共享资源state的获取与释放操作即可。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。

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

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