AQS同步队列：从原理到实践

后端

2023-10-15 21:29:43

AQS 原理

AQS 的核心数据结构是一个 int 类型的 state 变量，它表示同步状态。state 变量的值可以是正数、负数或 0，正数表示有线程获取到了锁，负数表示有线程正在等待锁，0 表示锁是可用的。

AQS 还维护了一个队列，用于存储等待锁的线程。当一个线程试图获取锁时，如果锁不可用，它就会被加入队列。当锁可用时，队列中的第一个线程将被唤醒，并获取锁。

AQS 实现的同步队列

Java 并发包中提供了两个基于 AQS 实现的同步队列：

ArrayBlockingQueue：有界队列，当队列已满时，插入操作将被阻塞，直到有空间可用。
LinkedBlockingQueue：无界队列，可以存储任意数量的元素。

这两个队列都实现了 BlockingQueue 接口，提供了常见的队列操作，如入队、出队、窥视等。

如何使用 AQS 构建同步队列

如果我们需要自定义一个同步队列，可以使用 AQS 来实现。我们可以继承 AQS 类，并重写其 acquire 和 release 方法来实现队列的入队和出队操作。

以下是使用 AQS 构建同步队列的示例代码：

import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;

public class MyBlockingQueue<E> extends AbstractQueuedSynchronizer {

    private final int capacity;

    private Node<E> head;

    private Node<E> tail;

    public MyBlockingQueue(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
    }

    public void put(E e) {
        Node<E> node = new Node<>(e);
        acquire(1);
        try {
            if (tail != null) {
                tail.next = node;
            } else {
                head = node;
            }
            tail = node;
        } finally {
            release(1);
        }
    }

    public E take() {
        Node<E> node;
        acquire(1);
        try {
            node = head;
            if (node != null) {
                head = node.next;
                if (head == null) {
                    tail = null;
                }
            }
        } finally {
            release(1);
        }
        return node.value;
    }

    private static class Node<E> {

        E value;

        Node<E> next;

        public Node(E value) {
            this.value = value;
        }
    }
}