Java之AQS详解

系统管理员 2023-06-27 05:47 2阅读 0赞

**ReentrantLock底层实现方式就是AQS。  
  
AQS是AbustactQueuedSynchronizer的简称，提供了一种基于CLH队列实现阻塞锁和一系列依赖FIFO等待队列的同步器的框架，它使用一个int成员变量（state）表示同步状态，通过内置的FIFO队列来完成资源获取的排队工作。许多同步类实现都依赖于它，如常用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch等。**  
  
大白话就是：一个资源多线程竞争下，如果有资源就获取锁，其他线程进入阻塞队列里，当资源进行释放锁，那么会唤醒阻塞式队列里面存活的第一个线程。  
  
**重点：AQS自己实现了一个FIFO的阻塞队列，跟BlockingQueue没有任何关系，是基于CLH队列锁实现的。**  
  
如图所示：  
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它维护了一个volatile int state（代表共享资源）和一个FIFO线程等待队列（多线程争用资源被阻塞时会进入此队列）。这里volatile是核心关键词，具体volatile的语义，在此不述。state的访问方式有三种:

*  getState()
 *  setState()
 *  compareAndSetState()

AQS定义两种资源共享方式：**Exclusive**（独占，只有一个线程能执行，如ReentrantLock）和**Share**（共享，多个线程可同时执行，如Semaphore/CountDownLatch）。

不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。**自定义同步器在实现时只需要实现共享资源state的获取与释放方式即可**，至于具体线程等待队列的维护（如获取资源失败入队/唤醒出队等），AQS已经在顶层实现好了。自定义同步器实现时主要实现以下几种方法：

*  isHeldExclusively()：该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它。
 *  tryAcquire(int)：独占方式。尝试获取资源，成功则返回true，失败则返回false。
 *  tryRelease(int)：独占方式。尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回false。
 *  tryAcquireShared(int)：共享方式。尝试获取资源。负数表示失败；0表示成功，但没有剩余可用资源；正数表示成功，且有剩余资源。
 *  tryReleaseShared(int)：共享方式。尝试释放资源，如果释放后允许唤醒后续等待结点返回true，否则返回false。

以ReentrantLock为例，state初始化为0，表示未锁定状态。A线程lock()时，会调用tryAcquire()独占该锁并将state+1。此后，其他线程再tryAcquire()时就会失败，直到A线程unlock()到state=0（即释放锁）为止，其它线程才有机会获取该锁。当然，释放锁之前，A线程自己是可以重复获取此锁的（state会累加），这就是可重入的概念。但要注意，获取多少次就要释放多么次，这样才能保证state是能回到零态的。

再以CountDownLatch以例，任务分为N个子线程去执行，state也初始化为N（注意N要与线程个数一致）。这N个子线程是并行执行的，每个子线程执行完后countDown()一次，state会CAS减1。等到所有子线程都执行完后(即state=0)，会unpark()主调用线程，然后主调用线程就会从await()函数返回，继续后余动作。

一般来说，自定义同步器要么是独占方法，要么是共享方式，他们也只需实现tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一种即可。但AQS也支持自定义同步器同时实现独占和共享两种方式，如ReentrantReadWriteLock。

**文章可参考：**  
[https://blog.csdn.net/qq\_42499188/article/details/90415678][https_blog.csdn.net_qq_42499188_article_details_90415678]  
[https://www.jianshu.com/p/da9d051dcc3d][https_www.jianshu.com_p_da9d051dcc3d]

[format_png]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy81MzcyNy1hZTM2ZGI1ODI0MWMyNTZiLnBuZw?x-oss-process=image/format,png
[https_blog.csdn.net_qq_42499188_article_details_90415678]: https://blog.csdn.net/qq_42499188/article/details/90415678
[https_www.jianshu.com_p_da9d051dcc3d]: https://www.jianshu.com/p/da9d051dcc3d