AQS是什么? 它的实现原理是什么? 它是怎么实现的?

Posted 2022-03-23 栗子~~

文章目录

• 前言
• • AQS是什么? 它的实现原理是什么? 它是怎么实现的?
  • • 01 AQS是什么?
    • 02 AQS的实现原理?
    • 03 AQS典型的实现类和资源共享方式?
    • 04 AQS的实现?
    • • 04::01 AQS的实现-ReentrantLock
      • 04::02 AQS的实现-CountDownLatch

前言

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AQS是什么? 它的实现原理是什么? 它是怎么实现的?

01 AQS是什么?

AQS指的是AbstractQueuedSynchronizer-抽象队列同步器

锁机制的一个规范。
在java.util.concurrent工具包中，这个包简称为JUC。

02 AQS的实现原理?

AQS维护了一个volatile的修饰的共享变量state和一个FIFO线程等待队列，多线程争用资源被阻塞的时候会进入这个队列，state是一个共享变量，其访问有三种方式:getState() setState() compareAndSetState()[通过CAS是机制],通过尝试获取共享变量state的结果来对线程的状态做出处理。

AQS是将每一条请求共享资源的线程封装成一个CLH队列(虚拟的双向队列)的一个结点来实现锁的分配。根据volatile修饰的state共享变量，线程通过CAS去改变状态。

如果被请求的共享资源空闲，则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程，并将共享资源设置为锁定状态，如果被请求共享资源被占用，那么就需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制，这个机制AQS是用CLH队列锁实现，即将暂时获取不到锁的线程加入到队列中等待唤醒。

CLH虚拟队列:是一个虚拟的双向队列，不是一个具体的队列，只有结点和结点之间的关联关系。

总结:AQS就是基于CLH队列，用volatile修饰共享变量state，线程通过CAS去改变状态符，成功则获取锁成功，失败则进入等待队列，等待被唤醒。

03 AQS典型的实现类和资源共享方式?

ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier、ReentrantReadWriteLock都是AQS的衍生物，他们都是我们【抽象队列同步器】的实现。
独占:只要一个线程能执行，ReentrantLock；
共享:多个线程可以同步执行，CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier；
独占和共享:ReentrantReadWriteLock；

04 AQS的实现?

同步器的设计是给予模板方法模式，如果要实现同步器一般的方式的过程:
1)、继承AbstractQueuedSynchronizer并重写指定的方法。
2)、将AQS组合在同步组件的实现中，并调用其模板方法，而这些模板方法会调用使用者重写的方法。

04::01 AQS的实现-ReentrantLock

1. state初始化为0，表示未锁定状态，A线程lock()时，调用tryAcquire()独占锁方法并将state+1。
2. 之后其他线程在想tryAcquire()时候就会失败，直到A线程unlock()到state=0为止，其他线程才有机会获取该锁。
3. A释放锁之前，自己也是可以重复获取此锁(state累加)，这就是可重复锁的概念。

04::02 AQS的实现-CountDownLatch

1. 我们任务分为n个子线程去执行，state就初始化为n，n个线程并行执行。
2. 每个线程执行完毕之后countDown()一次，state就会CAS原子性-1。
3. 当n个子线程执行完毕之后，state=0，会unpark调用主线程，主线程就会从await方法函数回调，继续之后的操作。