AQS原理 自己浅显理解

本文深入解析了AQS框架及其在ReentrantLock中的应用。详细介绍了如何通过CAS操作更新状态值以获取和释放锁的过程,以及线程在获取锁失败后的阻塞队列管理机制。

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http://ifeve.com/java-special-troops-aqs/
这篇博客讲的很好,通篇看完收获不少,精简一下自己的收获
1.AQS是一个基于状态(state)的链表管理方式
reentracntlock这个锁是基于AQS实现的子类sync这个来完成锁
2.获取锁的时候,当前线程会去更新状态state的值,如果为0才去更新,通过CAS进行更新,如果成功更新为1,那么获取到锁,将锁的拥有者改成当前线程,如果失败,那么进行tryAcquire() 这个函数进行首先还是尝试更新state状态,反正开销也小,再次去尝试一次也行,如果尝试失败,那么去看看当前拥有锁的线程是不是当前线程,如果是,那么将state状态值加1,如果不是,那么将线程入阻塞队列,addWaiter函数,进行的话首先判断当前head是不是为空,为空尝试将当前的线程关联的节点用CAS加入队列,不为空或者加入失败,那么用CAS加入到队列的下一个节点。
3。释放锁的时候,将状态值减1,如果状态值为0说明可以释放锁,如果结果状态为0,就将排它锁的Owner设置为null,以使得其它的线程有机会进行执行。

### Java AQS (AbstractQueuedSynchronizer) 原理详解 #### AQS概述 AQS 是一个用于构建锁和其他同步组件的基础框架。此框架的核心思想在于使用单个 `volatile` 整形变量 `state` 来表示同步状态,并通过内置的 FIFO 队列来完成获取和释放同步状态时的排队工作[^3]。 #### 同步状态管理 AQS 使用一个名为 `state` 的私有成员变量来保存同步状态,这个变量被声明为 `volatile` 类型以确保多线程环境下的可见性和有序性。对于不同的同步器而言,`state` 可能代表的意义有所不同。例如,在 `ReentrantLock` 中,`state` 表示的是持有锁的数量;而在 `Semaphore` 中,则可能表示剩余许可数[^5]。 #### 线程竞争处理 当多个线程尝试访问受保护资源时,如果当前线程无法立即获得所需的同步状态(比如因为已经被占用),那么该线程将会加入到由 AQS 维护的一个先进先出(FIFO)队列之中等待。每当某个线程成功释放了其持有的同步状态之后,处于队首位置的那个等待线程便有机会重新尝试获取同步状态并继续执行下去。 #### 自定义同步逻辑实现 为了适应各种各样的需求场景,开发者可以通过继承自 `AbstractQueuedSynchronizer` 并覆盖其中的关键方法来自定义特定类型的同步行为。具体来说: - 对于独占模式下使用的同步器(如 `ReentrantLock`),通常会重载 `tryAcquire(int arg)` 和 `tryRelease(int arg)` 方法; - 而共享模式则适用于允许多个线程同时拥有相同权限的情况(像信号量),此时应着重关注 `tryAcquireShared(int arg)` 和 `tryReleaseShared(int arg)` 这两个函数的编写[^2]。 ```java // 定义一个新的同步器类 public class MySync extends AbstractQueuedSynchronizer { protected boolean tryAcquire(int acquires) { /* ... */ } protected boolean tryRelease(int releases) { /* ... */ } // 如果是共享模式还需要实现如下方法 protected int tryAcquireShared(int acquires) { /* ... */ } protected boolean tryReleaseShared(int releases) { /* ... */ } } ``` #### CAS操作保障原子性 由于存在并发修改的可能性,所以在更改 `state` 的时候必须采取措施防止竞态条件的发生。为此,AQS 利用了硬件层面提供的比较交换指令(CAS Compare And Swap)来进行无锁编程,从而保证了对 `state` 更新过程的安全可靠[^4]。
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