JUC学习笔记 - 04AQS源码解析
2024-02-13 23:59:11
AbstractQueuedSynchronizer：Java并发编程中的基石
概览
AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 是Java并发包中一个至关重要的基础类，它提供了一种灵活且可扩展的机制来管理同步锁。AQS充当同步锁的框架，支持各种锁实现，包括ReentrantLock、Semaphore和CountDownLatch。理解AQS的内部机制对于掌握Java并发编程至关重要。
AQS的本质
AQS是一个抽象类，定义了同步锁的基本操作和行为。它通过一个队列机制来管理等待获取锁的线程。当一个线程尝试获取锁时，如果锁可用，它将立即获取锁。否则，该线程将进入队列并等待锁可用。
AQS支持两种类型的锁：
- 独占锁： 仅允许一个线程持有该锁。
- 共享锁： 允许多个线程同时持有该锁。
AQS还提供了两种锁的实现方式：
- 公平锁： 保证线程获取锁的顺序与它们进入队列的顺序一致。
- 非公平锁： 不保证获取锁的顺序。
AQS的实现
AQS的核心数据结构是一个队列，用于存储等待获取锁的线程。队列中的元素是Node 对象，它包含指向线程的引用、获取锁的方式（独占或共享）以及线程等待状态（例如，WAITING或SIGNAL）。
AQS使用state 字段来表示锁的状态。state是一个整型值，表示当前持有的锁数或等待队列中线程的数量。当state为0时，表示锁可用。
AQS的操作
AQS提供了以下主要操作：
- acquire()： 尝试获取锁。如果锁不可用，则线程将进入队列并等待。
- release()： 释放锁。如果队列中有等待的线程，则其中一个线程将被唤醒。
- tryAcquire()： 尝试获取锁，如果锁不可用，则返回false。
- tryRelease()： 尝试释放锁，如果锁已释放，则返回false。
- isHeldExclusively()： 判断当前线程是否独占持有锁。
- hasQueuedThreads()： 判断是否有线程在等待获取锁。
- getQueueLength()： 获取等待获取锁的线程数。
- getQueuedThreads()： 获取等待获取锁的线程列表。
AQS的使用
AQS可以通过直接继承或间接继承的方式使用。直接继承AQS 可以实现自定义的同步锁。间接继承AQS 可以通过使用AQS的内置锁实现，例如：
- ReentrantLock： 一个可重入的互斥锁。
- Semaphore： 一个允许指定数量的线程同时执行的信号量。
- CountDownLatch： 一个等待所有线程完成特定任务的计数器。
代码示例：使用ReentrantLock
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class ReentrantLockExample {
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void method() {
lock.lock();
try {
// 执行受保护的代码
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
结论
AQS是Java并发编程中一个极其重要的类，它为同步锁提供了强大的框架和灵活的机制。深入理解AQS的内部机制对于编写高效且可靠的多线程应用程序至关重要。
常见问题解答
-
AQS和synchronized有什么区别？
AQS是一个抽象类，而synchronized是一个。AQS提供了一种更灵活和可扩展的同步机制，而synchronized只能用于方法或代码块。 -
公平锁和非公平锁有什么区别？
公平锁保证线程获取锁的顺序与它们进入队列的顺序一致，而非公平锁不提供这种保证。 -
如何选择合适的锁实现？
锁实现的选择取决于应用程序的具体需求，例如并发级别、公平性要求和性能考虑。 -
AQS中的state字段有什么作用？
state字段表示锁的状态，包括当前持有的锁数或等待队列中线程的数量。 -
AQS是否支持可重入锁？
是的，AQS通过ReentrantLock类支持可重入锁，它允许一个线程多次获取同一把锁。
