一文读懂AQS：从小白到专家10分钟搞定

后端

2023-03-22 18:06:23

AQS：构建同步组件的强大机制

什么是 AQS？

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是 Java 并发库中一个基础设施，用于构建同步组件，如锁和屏障。它的核心思想是使用队列管理等待获取锁的线程，确保公平性和可预测性。

AQS 的关键特性

公平性： AQS 确保等待时间最长的线程首先获取锁，防止饥饿发生。
可重入性： 一个线程可以多次获取同一把锁，无需担心死锁。
可中断性： 等待获取锁的线程可以被中断，响应外部事件。
超时性： 线程可以在指定时间内等待获取锁，超时后将抛出异常。

AQS 的工作原理

AQS 通过一个状态值来管理同步状态。该值表示锁的当前状态，例如加锁或解锁。线程尝试获取锁时，它们会执行以下步骤：

尝试获取状态： 线程尝试将状态从解锁更改为加锁。如果成功，则线程获取锁。
加入队列： 如果尝试失败，则线程加入队列，等待前面线程释放锁。
重新获取状态： 线程从队列中取出时，它再次尝试获取状态。如果成功，则线程获取锁。

AQS 的应用场景

AQS 可以用于构建各种同步组件，包括：

排他锁： 允许一个线程独占访问共享资源。
共享锁： 允许多个线程同时访问共享资源，但只能进行读取操作。
读写锁： 允许多个线程同时访问共享资源，但只允许一个线程进行写入操作。
信号量： 控制对资源的访问，允许一定数量的线程同时访问。

AQS 使用示例

import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;

public class MyLock extends AbstractQueuedSynchronizer {

    private boolean isLocked = false;

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

    @Override
    public boolean tryRelease(int releases) {
        if (isLocked) {
            isLocked = false;
            return true;
        }
        return false;
    }
}

此示例展示了如何使用 AQS 构建一个简单的排他锁。线程可以通过 lock() 方法获取锁，通过 unlock() 方法释放锁。

总结

AQS 是一个功能强大的工具，用于构建各种同步组件。它的公平性、可重入性、可中断性和超时性特性使其适用于广泛的应用程序。

常见问题解答

AQS 如何处理多个线程争用锁？
AQS 使用队列管理争用，确保等待时间最长的线程首先获取锁。
AQS 如何防止死锁？
AQS 允许线程可重入地获取锁，这意味着一个线程可以多次获取同一把锁，无需担心死锁。
AQS 如何处理中断？
等待获取锁的线程可以被中断，响应外部事件。
AQS 如何支持超时？
AQS 允许线程在指定时间内等待获取锁，超时后将抛出异常。
AQS 和其他同步机制（例如 ReentrantLock）有什么区别？
AQS 是一种更底层的同步机制，提供更大的灵活性。ReentrantLock 构建在 AQS 之上，提供更方便的高级界面。