AQS 的奥妙：深入剖析队列同步的本质

2023-10-09 19:10:30

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）在 Java 并发库中扮演着举足轻重的角色，它是构建锁和其他同步器组件的基石，为 Java 的多线程编程提供了坚实的基础。AQS 巧妙地利用了模板设计模式，让我们得以轻松构建各种同步器。

AQS 的本质

AQS 的核心思想是使用一个队列来管理等待获取锁的线程。当一个线程试图获取锁时，它会加入队列的尾部，然后等待队列中的前面线程释放锁。一旦锁被释放，队列中的下一个线程就会自动获取锁并继续执行。

AQS 的优点

AQS 的优势体现在其高度的可扩展性。它提供了一个通用框架，允许我们创建各种同步器，例如互斥锁、读写锁和信号量。此外，AQS 还提供了丰富的钩子函数，使我们能够自定义同步器的行为，满足特定的应用程序需求。

AQS 的使用

使用 AQS 构建同步器相对简单。我们可以通过继承 AQS 并实现几个关键方法来实现自定义同步器。这些方法包括：

acquire()：获取锁
release()：释放锁
tryAcquire()：尝试获取锁（如果失败则返回）
hasQueuedThreads()：检查是否有线程在等待获取锁

通过重写这些方法，我们可以创建具有特定行为和性能特征的同步器。

AQS 的应用场景

AQS 广泛应用于 Java 并发编程中，包括以下场景：

锁： AQS 可用于创建互斥锁，确保一次只有一个线程可以访问共享资源。
读写锁： AQS 可用于创建读写锁，允许多个线程同时读取共享资源，但只有一个线程可以写入。
信号量： AQS 可用于创建信号量，控制对有限资源的访问。

示例：互斥锁

以下代码展示了如何使用 AQS 构建一个简单的互斥锁：

public class MyMutexLock {

    private final AQS aqs = new AQS() {

        @Override
        public boolean tryAcquire(int acquires) {
            return state == 0 && compareAndSetState(0, acquires);
        }

        @Override
        public boolean tryRelease(int releases) {
            return state == acquires && compareAndSetState(acquires, 0);
        }

        @Override
        public boolean isHeldExclusively() {
            return state == 1;
        }
    };

    public void lock() {
        aqs.acquire(1);
    }

    public void unlock() {
        aqs.release(1);
    }
}