AQS：JVM中维护并发控制的幕后英雄

后端

2023-10-11 22:17:25

AQS：并发编程的利器

在现代多线程编程中，协调不同线程之间的访问和同步至关重要。AbstractQueuedSynchronizer（AQS） 是一个在Java并发库中发挥关键作用的抽象类，它为各种并发控制结构提供了一个通用框架。

什么是AQS？

AQS定义了一组通用行为，适用于实现锁和同步器。它基于一个队列来管理等待获取锁的线程，并使用一个状态变量 来表示锁的当前状态。此状态变量可以取不同的值，例如未锁定、已锁定、等待锁定等。

独占锁与共享锁

AQS提供两种主要类型的锁实现：

独占锁： 允许只有一个线程同时持有锁，确保对共享资源的独占访问。
共享锁： 允许多个线程同时持有锁，使多个线程可以并发地读取共享数据。

同步器

除了锁，AQS还提供了各种同步器，包括：

信号量： 控制对共享资源的访问，限制同时访问的线程数量。
闭锁： 等待一组线程完成任务，确保主线程不会在所有线程完成之前继续执行。
循环屏障： 等待一组线程到达某个点，确保所有线程在继续执行之前都已达到此点。

AQS的实现原理

AQS使用队列来管理等待锁的线程。当一个线程试图获取锁时，它会加入队列并等待。当锁可用时，队列中的第一个线程将获得锁。此过程通过acquire() 方法实现。

当一个线程释放锁时，它会调用release() 方法。此方法将唤醒队列中的第一个线程，使它能够获取锁。

AQS的使用场景

AQS被广泛用于各种并发控制场景，包括：

互斥锁：保护共享数据结构，防止并发访问。
读写锁：提高并发性能，允许多个线程同时读取共享数据，但只有一个线程可以写入。
信号量：限制同时访问共享资源的线程数量，防止资源过度使用。
闭锁：确保主线程在所有子线程完成任务之前不会继续执行。
循环屏障：等待所有线程到达某个点，确保所有线程在继续执行之前都已达到此点。

代码示例：使用AQS实现互斥锁

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class MyMutex {
    private final Lock lock = new ReentrantLock();

    public void doSomething() {
        lock.lock();
        try {
            // 对共享资源进行操作
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}