掌握AbstractQueuedSynchronizer的独门秘籍

独占锁的魅力

在并发编程中，独占锁是一种重要的同步机制，它确保同一时刻只有一个线程能够访问共享资源。AQS 提供了两种独占锁实现：ReentrantLock 和 StampedLock。ReentrantLock 是一个可重入锁，这意味着同一个线程可以多次获取同一个锁。而 StampedLock 则是一种乐观锁，它允许线程在不持有锁的情况下尝试获取共享资源。

揭开AQS的奥秘

AQS 的核心是 state 字段，它是一个 int 类型的值，用于表示锁的状态。state 字段的值可以是 0、1 或大于 1。当 state 字段的值为 0 时，表示锁处于未锁定状态；当 state 字段的值为 1 时，表示锁处于锁定状态；当 state 字段的值大于 1 时，表示锁处于等待状态。

ReentrantLock的精髓

ReentrantLock 是 AQS 提供的一个可重入锁实现。可重入锁允许同一个线程多次获取同一个锁，这对于构建递归算法或防止死锁非常有用。ReentrantLock 的实现基于 AQS 的 state 字段。当一个线程第一次获取 ReentrantLock 时，它会将 state 字段的值从 0 增加到 1，表示锁已锁定。当同一个线程再次获取 ReentrantLock 时，它会将 state 字段的值增加 1，表示锁的重入次数增加。当一个线程释放 ReentrantLock 时，它会将 state 字段的值减少 1，表示锁的重入次数减少。当 state 字段的值变为 0 时，表示锁已完全释放。

StampedLock的妙处

StampedLock 是 AQS 提供的另一个独占锁实现。StampedLock 是一种乐观锁，它允许线程在不持有锁的情况下尝试获取共享资源。StampedLock 的实现也基于 AQS 的 state 字段。当一个线程尝试获取 StampedLock 时，它会将 state 字段的值增加 1，表示锁已锁定。如果另一个线程也尝试获取 StampedLock，它会发现 state 字段的值大于 1，表示锁已锁定，然后它会进入等待队列。当持有锁的线程释放 StampedLock 时，它会将 state 字段的值减少 1，表示锁已释放，然后唤醒等待队列中的线程。

实例探究

为了更好地理解 AQS 的独占锁，让我们来看几个示例。

ReentrantLock示例

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ReentrantLockExample {

    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try {
                System.out.println("Thread 1 acquired the lock.");
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try {
                System.out.println("Thread 2 acquired the lock.");
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个 ReentrantLock 对象并将其命名为 lock。然后，我们创建了两个线程 thread1 和 thread2。每个线程都尝试获取 lock 并执行一些操作。由于 lock 是一个可重入锁，因此 thread1 可以多次获取 lock。

StampedLock示例

import java.util.concurrent.locks.StampedLock;

public class StampedLockExample {

    private static StampedLock lock = new StampedLock();

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            long stamp = lock.tryWriteLock();
            try {
                System.out.println("Thread 1 acquired the lock.");
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlockWrite(stamp);
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            long stamp = lock.tryReadLock();
            try {
                System.out.println("Thread 2 acquired the lock.");
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlockRead(stamp);
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个 StampedLock 对象并将其命名为 lock。然后，我们创建了两个线程 thread1 和 thread2。thread1 尝试获取 StampedLock 的写锁，而 thread2 尝试获取 StampedLock 的读锁。由于 StampedLock 是一种乐观锁，因此 thread1 和 thread2 可以同时获取 StampedLock。

结语

AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 是 Java 并发编程中的一个重要组件，它提供了构建同步器（如锁和队列）的基础。AQS 的独占锁包括 ReentrantLock 和 StampedLock。ReentrantLock 是一个可重入锁，它允许同一个线程多次获取同一个锁。StampedLock 是一种乐观锁，它允许线程在不持有锁的情况下尝试获取共享资源。通过理解和应用 AQS 的独占锁，您可以构建出高效可靠的并发应用程序。