揭秘Java并发编程底层秘密：深入理解AQS
2023-04-11 13:33:15
AQS：Java并发编程的基石
深入了解AQS的内幕
在Java并发编程中，AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是一个至关重要的概念，为实现锁和同步器提供了抽象框架。它通过同步状态和等待队列巧妙地实现了同步和互斥，让开发者能够构建出各种各样的同步器，满足不同的并发场景。
AQS的实现原理：揭开神秘面纱
AQS的实现原理并不复杂，但涉及到一些底层的概念，比如原子操作和内存屏障。掌握这些概念，将帮助我们深入理解AQS的运作机制。
- 原子操作：不可分割的保证
原子操作是一个不可分割的操作，要么全部成功，要么全部失败。Java中可以使用volatile来实现原子操作，确保变量的修改对所有线程可见。
- 内存屏障：阻止重新排序
内存屏障是一个特殊指令，防止处理器对内存的重新排序。Java中可以使用synchronized关键字来实现内存屏障，确保对共享变量的修改对其他线程可见。
掌握了这些底层概念，我们就可以揭开AQS的神秘面纱了。
AQS的核心数据结构是一个队列，存储着所有等待获取锁的线程。当一个线程想要获取锁时，它会尝试将自己添加到队列末尾。如果锁可用，该线程直接获取锁；如果不可用，则被挂起，直到锁可用为止。
当一个线程释放锁时，它会唤醒队列中的第一个线程。这个线程将从队列中移除并获取锁。这个过程循环往复，直到所有线程都获取到锁。
AQS的应用场景：广泛而灵活
AQS可以用来构建各种各样的同步器，用于解决不同的并发问题。比如：
- 互斥锁： 防止多个线程同时访问共享资源
- 读写锁： 控制对共享资源的读写访问
- 信号量： 控制对共享资源的访问数量
AQS的应用非常广泛，几乎涵盖了所有需要同步和互斥的场景，包括Web开发、多线程编程和分布式系统等。
结论：并发编程中的利器
AQS是Java并发编程中的利器，它通过抽象的框架为实现锁和同步器提供了便利。理解AQS的实现原理和应用场景，将帮助开发者构建出高效、可靠的并发程序。
常见问题解答
- AQS和synchronized有什么区别？
AQS是synchronized的底层实现，提供了更细粒度的控制和可扩展性。
- AQS队列的实现方式是什么？
AQS队列使用一个双向链表实现，既可以FIFO（先进先出）也可以LIFO（后进先出）。
- AQS的公平性和非公平性是什么意思？
公平性是指线程获取锁的顺序与它们进入队列的顺序一致；非公平性允许线程在FIFO之外获取锁。
- AQS的重入锁和不可重入锁有什么区别？
重入锁允许同一个线程多次获取同一把锁；不可重入锁不允许。
- 什么时候应该使用AQS而不是synchronized？
当需要更细粒度的控制、可扩展性或自定义同步策略时，应该使用AQS。
代码示例：
import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
public class MyLock extends AbstractQueuedSynchronizer {
@Override
protected boolean tryAcquire(int arg) {
// 获取锁的逻辑
return true;
}
@Override
protected boolean tryRelease(int arg) {
// 释放锁的逻辑
return true;
}
// ...其他方法
}
