揭秘AQS源码：深入剖析Java多线程同步利器
2023-11-20 23:07:26
AQS：同步和并发编程的基石
什么是AQS？
AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是一个抽象类，为构建锁和同步器提供了一个框架。它支持公平锁和非公平锁，并维护一个等待队列来管理线程的等待和唤醒。
AQS的基本原理
AQS的核心概念是使用内部状态（state）表示锁的状态。state可以取以下值：
- 0：未锁
- 1：已锁
- 其他正整数：等待队列中线程的数量
当线程试图获取锁时，它首先尝试将state从0更改为1。如果成功，该线程获得锁；否则，它将被加入等待队列。等待队列中的线程会排队等待，当锁被释放时，队列中的第一个线程将被唤醒并尝试获取锁。
AQS的核心实现
AQS的核心实现包括：
- state： 表示锁状态的变量
- head： 等待队列的头节点，指向队列中第一个等待的线程
- tail： 等待队列的尾节点，指向队列中最后一个等待的线程
- tryAcquire： 尝试获取锁的方法。如果成功，返回true；否则，返回false。
- acquire： 获取锁的方法。如果锁已被其他线程持有，当前线程将被加入等待队列。
- release： 释放锁的方法。将state从1更改为0并唤醒等待队列中的第一个线程。
AQS的使用
AQS可用于构建各种锁和同步器，例如：
ReentrantLock： 一个可重入锁，允许线程多次获取同一锁。
ReentrantReadWriteLock： 一个读写锁，允许多个线程同时读取数据，但只能有一个线程同时写入数据。
CountDownLatch： 一个同步器，允许一个线程等待其他线程完成任务。
AQS的优点
AQS提供了以下优点：
- 灵活性： 允许构建各种锁和同步器。
- 可扩展性： AQS的实现使自定义同步器变得容易。
- 效率： AQS使用公平锁算法，优化线程等待和唤醒的过程。
示例代码
以下Java代码展示了如何使用AQS实现一个简单的锁：
import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
public class SimpleLock extends AbstractQueuedSynchronizer {
// 状态：0表示未锁，1表示已锁
private volatile int state = 0;
// 获取锁
@Override
public boolean tryAcquire(int acquires) {
if (state == 0 && compareAndSetState(0, 1)) {
return true;
}
return false;
}
// 释放锁
@Override
public boolean tryRelease(int releases) {
if (state == 1 && compareAndSetState(1, 0)) {
return true;
}
return false;
}
}
总结
AQS是一个强大的工具，用于构建并发和同步应用程序。它提供了灵活、可扩展和高效的方式来管理线程之间的锁和同步。理解AQS的基本原理对于构建可靠和高性能的并发系统至关重要。
常见问题解答
-
AQS和synchronized有什么区别？
AQS是一个低级的同步机制，而synchronized是一个内置的Java。AQS提供了更大的灵活性，而synchronized更易于使用。 -
AQS的公平锁和非公平锁有什么区别？
公平锁确保按请求顺序获取锁，而非公平锁不提供这样的保证。 -
为什么使用等待队列而不是直接唤醒等待的线程？
等待队列允许AQS以更有效的方式管理等待的线程，避免线程饥饿。 -
AQS如何处理死锁？
AQS无法自动检测和防止死锁。开发者必须小心设计应用程序以避免死锁情况。 -
AQS在哪些场景下使用？
AQS广泛用于Java并发的库和框架，例如java.util.concurrent包和Spring框架。
