解锁AQS的神秘面纱：揭秘Java并发控制的黑科技

2023-02-26 16:49:39

AQS：Java并发编程的基石

简介

在Java并发编程的浩瀚世界中，AbstractQueuedSynchronizer（AQS）犹如一颗璀璨的明珠，为构建各种同步机制提供了坚实的基础。本文将带领你深入AQS的内部运作，揭秘它如何成为并发编程的基石，并探索其在各种场景中的应用。

AQS的结构与原理

想象一下，AQS就好比一个繁忙的火车站，负责管理进出站的火车。它将同步状态封装在一个名为"同步状态"的变量中，就像车站的时刻表。此外，它还维护着一个"等待队列"，类似于车站的售票处，管理着等待获取同步状态的线程。

当一个线程想要获取同步状态时，它会先尝试快速获取，就好比一个乘客想直接买票进站。如果快速获取失败，它会加入等待队列，就像乘客排队买票。当同步状态释放时，AQS会唤醒等待队列中的第一个线程，让它重新尝试获取同步状态。

AQS的运作流程

AQS的运作流程类似于车站火车进出站的流程：

获取同步状态： 当一个线程想要获取同步状态时，它会先尝试快速获取。如果成功，就像直接买到票并进站。如果失败，它会加入等待队列，就像排队买票。
释放同步状态： 当一个线程执行完同步代码后，它会释放同步状态。就好比乘客出站时交还车票。AQS会检查等待队列中是否有其他线程，如果有，它会唤醒第一个线程，让它尝试获取同步状态。
等待队列管理： AQS使用一个队列来管理等待获取同步状态的线程。当一个线程加入队列时，它会根据优先级被插入到队列中。当同步状态释放时，队列中的第一个线程会被唤醒。

AQS的优点

AQS拥有以下优点，使其成为并发编程的得力助手：

通用性： AQS可以实现各种同步机制，例如互斥锁、读写锁和条件变量。
可扩展性： AQS易于扩展，可以支持自定义同步机制。
性能： AQS在高并发场景下表现出色，开销较低。
公平性： AQS保证线程获取同步状态的公平性，即先等待的线程优先获取。

AQS的缺点

尽管AQS非常强大，但也存在一些缺点：

复杂性： AQS的实现比较复杂，理解和使用需要一定的经验。
开销： AQS的实现会带来一些开销，可能影响程序性能。

AQS的应用场景

AQS在Java并发编程中有着广泛的应用，以下是一些典型场景：

多线程同步： AQS可以实现多线程之间的同步，如互斥锁和读写锁。
条件变量： AQS可以实现条件变量，使线程等待某个条件满足后再执行。
并发队列： AQS可以实现并发队列，允许多个线程同时访问共享队列。

代码示例

以下是一个简单的互斥锁实现，使用AQS：

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

public class MyMutexLock implements Lock {

    private AQS sync = new AQS();

    @Override
    public void lock() {
        sync.acquire();
    }

    @Override
    public void unlock() {
        sync.release();
    }

    // 其他 Lock 接口方法的实现
}