Java并发之AQS详解-一一网

带着问题阅读

1、什么是AQS，它有什么作用，核心思想是什么

2、AQS中的独占锁和共享锁原理是什么，AQS提供的锁机制是公平锁还是非公平锁

3、AQS在Java中有哪些实现，如何基于AQS实现自己的锁控制

4、AQS除了提供锁框架以外还提供了什么能力

AQS介绍

AbstractQueuedSynchronizer(AQS)提供了一套可用于实现锁同步机制的框架，不夸张地说，AQS是JUC同步框架的基石。AQS通过一个FIFO队列维护线程同步状态，实现类只需要继承该类，并重写指定方法即可实现一套线程同步机制。

AQS根据资源互斥级别提供了独占和共享两种资源访问模式；同时其定义Condition结构提供了wait/signal等待唤醒机制。在JUC中，诸如ReentrantLock、CountDownLatch等都基于AQS实现。

AQS框架

AQS原理

AQS的原理并不复杂，AQS维护了一个volatile int state变量和一个CLH(三个人名缩写)双向队列，队列中的节点持有线程引用，每个节点均可通过getState()、setState()和compareAndSetState()对state进行修改和访问。·

当线程获取锁时，即试图对state变量做修改，如修改成功则获取锁；如修改失败则包装为节点挂载到队列中，等待持有锁的线程释放锁并唤醒队列中的节点。

AQS模版方法

AQS内部封装了队列维护逻辑，采用模版方法的模式提供实现类以下方法：

tryAcquire(int);        // 尝试获取独占锁，可获取返回true，否则false
tryRelease(int);        // 尝试释放独占锁，可释放返回true，否则false
tryAcquireShared(int);  // 尝试以共享方式获取锁，失败返回负数，只能获取一次返回0，否则返回个数
tryReleaseShared(int);  // 尝试释放共享锁，可获取返回true，否则false
isHeldExclusively();    // 判断线程是否独占资源
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如实现类只需实现独占锁/共享锁功能，可只实现tryAcquire/tryRelease或tryAcquireShared/tryReleaseShared。虽然实现tryAcquire/tryRelease可自行设定逻辑，但建议使用state方法对state变量进行操作以实现同步类。

如下是一个简单的同步锁实现示例：

public class Mutex extends AbstractQueuedSynchronizer {
    
    @Override
    public boolean tryAcquire(int arg) {
        return compareAndSetState(0, 1);
    }
    
    @Override
    public boolean tryRelease(int arg) {
        return compareAndSetState(1, 0);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        final Mutex mutex = new Mutex();
        
        new Thread(() -> {
            System.out.println("thread1 acquire mutex");
            mutex.acquire(1);
            // 获取资源后sleep保持
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch(InterruptedException ignore) {
                
            }
            mutex.release(1);
            System.out.println("thread1 release mutex");
        }).start();
        
        new Thread(() -> {
            // 保证线程2在线程1启动后执行
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch(InterruptedException ignore) {
                
            }
            // 等待线程1 sleep结束释放资源
            mutex.acquire(1);
            System.out.println("thread2 acquire mutex");
            mutex.release(1);
        }).start()
    }
}
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