AQS详解【Java多线程必备】

川长思鸟来 2024-03-24 12:26 69阅读 0赞

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**目录**

一、AQS介绍

二、AQS特性

1. 状态变量

2. 等待队列

3. 共享锁和独占锁

4. 可重入

5. 条件变量

三、AQS重要方法

1. acquire

2. release

3. acquireShared和releaseShared

四、AQS的同步流程

1. 公平锁

2. 非公平锁

五、AQS使用案例

1. ReentrantLock详解

2. Semaphore详解

3. CountDownLatch详解

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**AQS（AbstractQueuedSynchronizer）**是Java并发编程中的一个重要组件，提供了一种实现锁和同步器的框架，它是Java并发编程中非常重要的一部分。

## 一、AQS介绍 ##

AQS是一个用于**实现锁和同步器的框架**，是Java并发编程中非常重要的一部分。它提供了一些基本的同步操作，例如**获取锁、释放锁、线程阻塞等**，同时也允许开发人员自定义同步器。在Java中，ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch等同步器都是基于AQS实现的。

AQS提供了一个基于**FIFO队列的等待队列**，当线程无法获取同步器时，它将被加入到等待队列中。当同步器状态改变时，例如释放锁，等待队列中的线程将被唤醒并尝试重新获取同步器。

## 二、AQS特性 ##

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### 1. 状态变量 ###

AQS通过一个int类型的状态变量来表示同步器的状态。在锁中，该状态变量通常表示锁的拥有者，**0表示未被任何线程持有，非0表示被某个线程持有。**

### 2. 等待队列 ###

AQS提供了一个基于FIFO队列的等待队列，当**线程无法获取同步器时**，它将**被加入到等待队列中。**当同步器状态改变时，等待队列中的线程将被唤醒并尝试重新获取同步器。

### 3. 共享锁和独占锁 ###

AQS支持**共享锁和独占锁**，**共享锁可以被多个线程同时获取，而独占锁只能被一个线程获取。**例如，ReadWriteLock就是基于AQS实现的共享锁和独占锁。

### 4. 可重入 ###

AQS**支持可重入**，一个线程可以多次获取同一个锁而不会被阻塞，这可以**避免死锁和提高性能。**

### 5. 条件变量 ###

AQS支持条件变量，它允许线程在等待队列中等待某个条件满足后再继续执行。

## 三、AQS重要方法 ##

### 1. acquire ###

该方法**用于获取锁**，它首先会尝试快速获取锁，如果**失败则加入等待队列**。如果获取失败后，该方法会通过自旋和线程阻塞的方式等待锁的释放。当锁被释放时，它会尝试再次获取锁。在获取锁的过程中，该方法会调用tryAcquire方法，该方法用于尝试获取锁。

### 2. release ###

该方法**用于释放锁**，它会调用tryRelease方法，该方法用于释放锁。

### 3. acquireShared和releaseShared ###

这两个方法**用于共享锁的获取和释放**，与独占锁的获取和释放类似。

## 四、AQS的同步流程 ##

### 1. 公平锁 ###

公平锁是Java中一种比较公平的锁，它通过**严格按照线程请求锁的顺序来获取锁，从而保证所有线程有平等的机会获取锁。**公平锁的实现流程如下：

(1) 当一个线程请求获取锁时，它**首先会被加入到同步器的等待队列中。**

(2) 然后，**该线程会在等待队列中尝试获取锁**，如果当前没有任何线程持有锁，该线程将成为锁的拥有者，否则它将继续等待。

(3) **当锁被释放时，同步器将从等待队列中取出等待时间最久的线程，并让该线程尝试获取锁。**这保证了所有等待锁的线程能够获得锁。

### 2. 非公平锁 ###

非公平锁是Java中一种不太公平的锁，**它允许线程在竞争锁时直接获取锁，而不必按照请求锁的顺序等待。**非公平锁的实现流程如下：

(1) 当一个线程请求获取锁时，它会尝试以非公平的方式获取锁，这意味着**如果当前没有任何线程持有锁，该线程将直接成为锁的拥有者。**

(2) 如果**当前有其他线程持有锁，该线程将加入到同步器的等待队列中，并按照请求锁的顺序排队等待。**

(3) 当锁被释放时，同步器将从**等待队列中取出队首的线程，并让该线程尝试获取锁。**如果线程在等待队列中的位置比较靠后，它有可能被跳过，直接让后面的线程获取锁。

(4) 如果有后续线程等待获取锁，它们仍然会按照先后顺序排列，因此**有可能某些线程会一直等待，无法获取锁。**

综上，公平锁和非公平锁的实现方式不同，**公平锁的实现更加公平，但是会导致锁的竞争增加，从而降低性能。**相比之下，**非公平锁的实现更加高效，但可能会导致一些线程一直等待，无法获取锁。**可以根据自己的需求和并发性能选择适合自己的同步方式。

## 五、AQS使用案例 ##

### 1. [ReentrantLock介绍和使用][ReentrantLock] ###

### 2. Semaphore详解 ###

### 3. CountDownLatch详解 ###

[Mr.]: https://blog.csdn.net/qq_45871274/article/details/129162237?spm=1001.2014.3001.5502
[02c503710d434a60a746485694b13317.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/8fd63346aa654b80b73ef37dd2d5be65.png
[ReentrantLock]: https://blog.csdn.net/qq_45871274/article/details/129085804