Java之AQS原理深剖：揭秘并发控制核心

在浩瀚的Java并发编程领域，AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 犹如一颗璀璨的明珠，它构成了JCU包中众多锁、多线程并发以及线程同步器的基石。AQS的精髓在于volatile int state属性与Unsafe工具类的巧妙结合，通过对当前锁状态的精细操控，实现了对并发场景的细致管理。

本文将深入剖析AQS的原理，带你领略其在并发控制领域的强大魔力。我们将从AQS的内部结构入手，层层递进，逐一揭开它在多线程环境下如何实现同步与协调的奥秘。

AQS的内部结构

AQS的核心数据结构是一个volatile int类型的state属性，它代表了锁的当前状态。通过Unsafe类，AQS可以原子地对state进行修改，确保多线程环境下的并发安全性。

除了state属性，AQS还维护了一个等待队列，用于存放等待获取锁的线程。当一个线程试图获取锁时，如果锁已被占用，它将被添加到等待队列中，并进入阻塞状态。当锁被释放时，AQS会唤醒等待队列中的第一个线程，使其继续执行。

AQS的并发控制机制

AQS的并发控制机制主要基于以下几个关键方法：

• acquire()：尝试获取锁，如果锁已被占用，则进入等待队列。
• release()：释放锁，唤醒等待队列中的第一个线程。
• tryAcquire()：尝试获取锁，如果锁已被占用，则直接返回false，不会进入等待队列。
• isHeldExclusively()：判断当前线程是否独占锁。
• hasQueuedThreads()：判断等待队列中是否有线程。

通过灵活组合这些方法，AQS可以实现各种并发控制策略，例如互斥锁、读写锁、信号量等。

AQS在实践中的应用

AQS在Java并发编程中得到了广泛应用。它不仅是众多锁和同步器类的底层实现，还被用于实现高级并发框架，例如Fork/Join框架和CompletableFuture。

例如，在ReentrantLock中，AQS用于维护锁的状态和等待队列。当一个线程试图获取锁时，AQS会调用acquire()方法，如果锁已被占用，则进入等待队列。当锁被释放时，AQS会唤醒等待队列中的第一个线程，使其继续执行。

总结

AQS是Java并发编程中的一个基石组件。它提供了一套灵活且高效的并发控制机制，使开发人员能够轻松构建各种同步和协调解决方案。通过深入理解AQS的原理和应用，我们可以更熟练地驾驭多线程并发编程，编写出高效且可靠的Java程序。