深入剖析 AbstractQueuedSynchronizer：Java 并发编程利器

2023-10-03 15:31:15

AbstractQueuedSynchronizer 的世界

在 Java 的并发编程世界中，AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 扮演着至关重要的角色。它是一个抽象类，为同步原语（如锁和同步器）提供了基础设施。通过 AQS，我们可以构建各种并发数据结构，如阻塞队列、并发哈希表等，从而实现线程安全和高效的并发编程。

类的定义

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
    extends AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {
    // ...
}

AQS 继承自 AbstractOwnableSynchronizer，实现了 java.io.Serializable 接口。AbstractOwnableSynchronizer 提供了与线程所有权相关的方法，而 Serializable 接口允许 AQS 实例被序列化和反序列化。

字段属性

AQS 拥有几个重要的字段属性：

state：表示同步状态的 int 类型字段。
head 和 tail：指向队列头和尾的节点引用。AQS 使用队列来管理等待获取锁的线程。
waitStatus：表示线程等待状态的 int 类型字段。
exclusiveOwnerThread：指向独占锁所有者的线程引用。
firstWaiter：指向等待队列中第一个等待者的节点引用。

构造方法

AQS 提供了两个构造方法：

无参构造方法：创建一个没有初始状态的 AQS 实例。
带参构造方法：创建一个具有指定初始状态的 AQS 实例。

方法

AQS 拥有丰富的 API，提供了多种同步操作。下面列出了一些关键方法：

acquire(int arg)：尝试获取同步状态，如果无法立即获取，则将当前线程加入等待队列。
release(int arg)：释放同步状态。
tryAcquire(int arg)：尝试获取同步状态，如果无法立即获取，则立即返回 false。
tryAcquireNanos(int arg, long nanos)：尝试在指定的时间内获取同步状态，如果无法立即获取，则等待指定的时间后返回 false。
hasQueuedThreads()：检查是否有线程正在等待获取同步状态。
getQueueLength()：返回等待队列中等待的线程数。
getQueuedThreads()：返回等待队列中等待的线程列表。
isHeldExclusively()：检查当前线程是否独占持有同步状态。