AQS 源码探索：一窥同步器底层奥秘

后端

2022-12-19 06:04:27

## AQS：实现高效并发同步的强大框架

在Java并发编程中，同步是确保多个线程安全共享资源的关键机制。AbstractQueuedSynchronizer（AQS）是Java中广泛使用的同步框架，提供了一种灵活且高效的方式来实现各种同步原语。

## AQS的设计理念

AQS遵循面向对象编程的原则，将同步器的公共部分抽象成一个框架。具体实现只需要继承该框架，实现少量方法即可。这种设计让AQS高度灵活，可以轻松构建出各种同步器。

## AQS的核心数据结构

AQS的核心数据结构是一个先进先出（FIFO）队列，用来存储等待获取锁的线程。当线程尝试获取锁时，如果锁被其他线程持有，它将被添加到队列中等待。当锁释放时，队列中的第一个线程将被唤醒，获取锁。

## AQS的主要方法

AQS提供了一些关键方法来管理同步：

acquire()： 尝试获取锁。如果锁被持有，当前线程将被添加到队列中等待。
release()： 释放锁，唤醒队列中的第一个线程。
tryAcquire()： 尝试获取锁。如果锁被持有，立即返回false，不会加入队列。
hasQueuedThread()： 检查队列中是否有等待线程。
getQueueLength()： 返回队列中线程的数量。

## AQS的应用场景

AQS广泛应用于Java并发编程中，包括：

可重入锁（ReentrantLock）： 一种可多次获取相同锁的锁，防止死锁。
条件变量（Condition）： 允许线程等待特定条件满足后再继续执行。
信号量（Semaphore）： 限制同时访问资源的线程数量。

## AQS源码解析

AQS的源码相对复杂，但遵循面向对象设计原则。其核心数据结构是FIFO队列，管理等待线程。主要方法包括acquire(), release(), tryAcquire(), hasQueuedThread(), 和 getQueueLength()。

## 代码示例

下面是一个使用AQS实现简单互斥锁的示例：

import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;

public class SimpleMutex extends AbstractQueuedSynchronizer {

    private boolean isLocked = false;

    @Override
    protected boolean tryAcquire(int arg) {
        if (!isLocked) {
            isLocked = true;
            return true;
        }
        return false;
    }

    @Override
    protected boolean tryRelease(int arg) {
        isLocked = false;
        return true;
    }
}