深入解析 AQS 源代码：JUC 系列探秘

Java并发框架的基石：深入了解AbstractQueuedSynchronizer (AQS)

在当今高度数字化的世界中，构建可同时处理多个任务的应用程序至关重要。Java并发框架通过提供丰富的并发原语来满足这一需求，这些原语支持安全、高效地构建并发应用程序。其中，AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 作为并发框架的核心组件，提供对线程同步操作的底层支持。让我们深入研究 AQS，了解它的工作原理以及在Java并发编程中的重要性。

AQS 的内部运作：ReentrantLock 的视角

要了解 AQS，我们可以通过其一个常见的实现，ReentrantLock，来深入探究其内部运作。ReentrantLock 提供互斥锁功能，这意味着一次只能有一个线程执行受保护的代码段。

同步队列

ReentrantLock 使用双向链表（称为同步队列）管理等待获取锁的线程。当线程试图获取锁时，如果锁被其他线程持有，该线程将被添加到同步队列的末尾，进入等待状态。

state字段

ReentrantLock 使用volatile int类型的state字段来表示锁的状态。该字段的值可以是 0（表示锁未被持有），也可以是大于 0 的数字（表示锁被持有，数字表示持有锁的线程数）。

获取锁

当线程试图获取锁时，它将调用lock()方法。lock()方法尝试将state字段的值从 0 增加到 1。如果成功，表示该线程获取了锁；如果失败，表示锁被其他线程持有，该线程将被添加到同步队列中。

释放锁

当线程释放锁时，它将调用unlock()方法。unlock()方法尝试将state字段的值从大于 0 的数字减小到 0。如果成功，表示该线程释放了锁；如果失败，表示有其他线程正在尝试获取锁，该线程将被添加到同步队列中。

其他AQS实现

除了ReentrantLock之外，AQS还提供了其他并发原语的实现，例如：

• Semaphore： 限制对共享资源的并发访问，通过限制同时获取许可证的线程数实现。
• CountDownLatch： 等待一组事件完成，通过一个计数器实现，当计数器为 0 时，表示所有事件都已完成。
• CyclicBarrier： 等待一组线程到达某个屏障点，通过一个栅栏实现，当栅栏打开时，表示所有线程都已到达屏障点。

AQS在Java并发编程中的重要性

AQS是Java并发框架的关键组件，提供对线程同步操作的底层支持。掌握AQS的内部实现对于理解Java并发编程至关重要。它允许开发人员构建可同时处理多个任务的高效、可扩展的应用程序，而无需担心线程安全问题。

常见问题解答

1.AQS如何处理线程竞争？
AQS使用公平锁和非公平锁两种策略。公平锁确保等待时间最长的线程优先获取锁，而非公平锁允许线程随机获取锁。

2.AQS如何处理死锁？
AQS使用一种称为“尝试获取锁”的机制，该机制允许线程在不发生死锁的情况下获取锁。

3.AQS在哪些并发场景中使用？
AQS用于构建各种并发结构，例如锁、屏障和信号量。它可以在并行处理、多线程编程和分布式系统中找到应用。

4.AQS的优缺点是什么？
AQS是一个高效且通用的同步机制，但它的开销可能比其他更简单的同步机制更大。

5.除了AQS之外，还有哪些其他线程同步机制？
其他线程同步机制包括synchronized、Lock接口和JUC锁类。

结论

AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 是 Java 并发框架的核心组件，它提供对线程同步操作的底层支持。通过了解 AQS 的内部运作和在 Java 并发编程中的重要性，开发人员可以构建可扩展、安全且高效的并发应用程序，满足现代软件开发的需求。