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揭秘 AQS：Java 并发包的基础构建块

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AQS：Java并发编程的基石

在浩瀚的 Java 并发世界中，java.util.concurrent 包扮演着至关重要的角色，而其基石正是 AbstractQueuedSynchronizer（简称 AQS）类。AQS 就像一幅精妙的蓝图，构建起了并发包中各种同步原语，包括锁、屏障和条件变量。

AQS 的核心概念

AQS 的核心在于状态管理和队列操作。它维护一个共享的整型 state 变量，表示当前的同步状态。此外，它还使用了一个内部队列来管理等待获取锁的线程。

线程获取锁时，它将自己添加到队列中，并等待 state 变量达到一个特定的值。当 state 变量达到该值时，线程将被唤醒并获得锁。释放锁时，线程会更新 state 变量，从而允许队列中的下一个线程获取锁。

AQS 的优势

基于 AQS 的并发工具具有以下优势：

  • 可扩展性： AQS 提供了一种可扩展的框架，允许开发人员轻松创建自定义的同步原语。
  • 高性能： AQS 经过优化，可提供高吞吐量和低延迟。
  • 公平性： AQS 遵循先入先出的原则，确保线程以公平的方式获取锁。

AQS 在并发包中的应用

AQS 是 Java 并发包中众多同步原语的基础。以下是几个关键示例：

  • 锁： ReentrantLock 和 synchronized 块使用 AQS 来实现互斥锁。
  • 屏障： CyclicBarrier 和 CountDownLatch 使用 AQS 来实现屏障，用于协调线程之间的同步。
  • 条件变量： Condition 接口使用 AQS 来实现条件变量，用于线程之间的等待和通知。

深入探索 AQS

对于希望深入了解 AQS 的读者，强烈推荐以下资源：

代码示例

以下是使用 ReentrantLock 创建一个简单的互斥锁的代码示例：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockExample {
    private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) {
        // 获取锁
        lock.lock();
        try {
            // 执行临界区代码
        } finally {
            // 释放锁
            lock.unlock();
        }
    }
}

常见问题解答

  • Q：AQS 是什么？
    • A：AQS 是 Java 并发包中用于构建同步原语的底层类。
  • Q：AQS 的核心概念是什么？
    • A：AQS 维护一个共享状态变量和一个内部队列来管理线程的获取和释放锁。
  • Q：AQS 的优势是什么？
    • A：AQS 提供了可扩展性、高性能和公平性。
  • Q：AQS 在并发包中有什么应用？
    • A：AQS 是锁、屏障和条件变量等同步原语的基础。
  • Q：我如何深入了解 AQS？
    • A：可以参考 Doug Lea 的文档或 Brian Goetz 的《Java Concurrency in Practice》一书。