并发编程-并发容器（J.U.C）核心 AbstractQueuedSynchronizer 抽象队列同步器AQS介绍

Posted 2021-08-30 爱上口袋的天空

J.U.C脑图

 

 

了体现出AQS和线程池的重要性，上图单独将AQS和线程池拿出来了。

J.U.C的构成如下：

---

J.U.C核心AQS简介 

 

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是并发容器中的同步器，AQS是J.U.C的核心，它是抽象的队列式的同步器，AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，我们常用的ReentrantLock、Semaphore、CyclicBarrier、ReentrantLock、Condition、FutureTask都依赖于该抽象类等。

---

AQS底层数据结构

 

如上图，AbstractQueuedSynchronizer底层数据结构是一个双向链表，是队列的一种实现

• Sync queue：同步队列，其中head节点主要负责后面的调度
• Condition queue：单向链表，不是必须的，只有程序中使用到Condition的时候才会存在，可能会有多个Condition queue

---

AQS特点

AQS维护了一个volatile int state和一个使用Node实现的FIFO线程等待队列

 

• 使用Node实现FIFO队列，可以用于构建锁或者其他同步装置的基础框架

• 利用一个int类型state表示获取锁的线程数（0没有线程获取锁，1有线程获取锁，大于1表示重入锁的数量）） ，AQS提供了三种访问方式：setState() getState()
  compareAndSetState() 这三种操作均是原子操作，其中compareAndSetState的实现依赖于Unsafe的compareAndSwapInt()方法

• 使用方法是继承，然后复写AQS中的方法，基于模板方法模式

• 子类通过继承并通过实现它的方法（acquire和release）管理其状态

• 可以同时实现排它锁（独占，只有一个线程能执行，如ReentrantLock）和共享锁模式（共享，多个线程可同时执行，如Semaphore/CountDownLatch）. 一般情况下，子类只需要根据需求实现其中一种模式，当然也有同时实现两种模式的同步类，如ReadWriteLock

自定义同步器实现时主要实现以下几种方法：

protected boolean isHeldExclusively()    // 该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它。
protected boolean tryAcquire(int)        // 独占方式。尝试获取资源，成功则返回true，失败则返回false。
protected boolean tryRelease(int)        // 独占方式。尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回false。
protected int 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。
protected boolean 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。