JUC AQS

本文介绍了AbstractQueuedSynchronizer(AQS)的工作原理及其在Java并发编程中的应用。AQS为构建锁和其他同步组件提供了框架支持,通过维护一个内部状态和一组等待线程来实现同步。文章详细解释了获取和释放操作的流程,并列举了ReentrantLock、Semaphore和FutureTask等基于AQS实现的示例。

       

       一个基于AQS的Synchronizer所执行的基本操作,是一些不同形式的获取(acquire)和释放(release).获取操作是状态依赖的操作,总能够阻塞。借助锁和信号量,“获取”的含义变得相当直观--获取锁或者许可--并且调用者可能不得不去等待,直到Synchronizer处于可发生的状态。CountDownLatch的请求意味着“等待,直到闭锁到达它的终止态”,FutureTask则意味着“等待,直到任务已经完成”。“释放”不是一个可阻塞的操作:“释放”可以允许线程在请求执行前阻塞。

   

        为了让一个类具有状态依赖性,它必须拥有一些状态。同步类中有一些状态需要管理,这项任务落在AQS上:它管理一个关于状态信息的单一整数,状态信息可以通过protected类型的getState,setState和compareAndSetState等方法进行操作。这可以用于表现任何状态:例如,ReentrantLock用它来表现拥有它的线程已经请求了多少次锁,Semaphore用它来表现剩余的许可数,FutureTask用它来表示任务的状态(尚未开始,运行,完成和取消)。Synchronizer也可以自己管理一些额外的状态变量;如,ReentrantLock保存了当前锁的所有者的追踪信息,这样它就能区分出是重进入的(reentrant)还是竞争的(contended)条件锁。

AQS中获取和释放操作的规范式:

boolean acquire() throws InteruptedException{
   while (state does not permit acquire){
        if(blocking acquisition requested){
            enqueue current thread if not already queued
            block current thread
        }
        else
            return failure
   }
   possibly update synchronization state
   dequeue thread if it was queued
   return sucess
}


void release(){
    update synchronization state
    if (new state may permit a blocked thread to acquire)
       unblock on or more queued threads
}

 

 

### Java JUC AQS 并发编程 抽象队列同步器 使用教程 源码解析 #### 什么是AQS? `AbstractQueuedSynchronizer`(简称AQS),作为Java并发包中的核心组件之一,提供了用于实现锁和其他同步器的基础框架。它不仅简化了锁和同步工具的创建过程,还提高了这些工具的工作效率[^2]。 #### 类图结构与工作原理 AQS的设计围绕着一个FIFO(先进先出)等待队列展开,该队列由多个节点组成,每个节点代表了一个正在等待获取资源的线程。每当有新的竞争者未能立即获得所需资源时,就会被构造成一个新的节点并加入到这个队列之中;而当现有持有者释放其持有的资源之后,则会从队头开始依次唤醒后续等待者去尝试占有资源[^5]。 #### 同步模式分类 为了适应不同场景下的需求,AQS支持两种主要类型的同步方式——独占式以及共享式: - **独占式**:一次只允许单个线程访问临界区,在这种情况下其他任何试图进入同一区域内的请求都将被迫挂起直到前序操作完成为止; - **共享式**:允许多个读取者同时存在而不互相干扰,只要不存在写入动作发生即可保持一致性和安全性[^3]。 #### 自定义同步器的关键接口 对于想要利用AQS来构建特定行为逻辑的新类型而言,开发者通常需要重载以下几个抽象方法以适配具体的应用环境: - `tryAcquire(int arg)` 和 `tryRelease(int arg)` - `tryAcquireShared(int arg)` 及 `tryReleaseShared(int arg)` - `isHeldExclusively()` 上述函数分别对应于独占/共享模式下对资源的操作控制流程,通过合理地覆盖它们可以轻松打造出满足业务特性要求的各种高级别同步原语[^1]。 ```java public class CustomSync extends AbstractQueuedSynchronizer { protected boolean tryAcquire(int acquires) { // 实现具体的独占式获取逻辑 return super.tryAcquire(acquires); } protected boolean tryRelease(int releases) { // 实现具体的独占式释放逻辑 return super.tryRelease(releases); } } ``` #### 队列管理机制详解 在实际运行过程中,AQS内部维护了一条双向链表形式的数据结构用来存储各个待处理的任务单元。每当新成员到来之时便会调用`enqueue()`方法将其追加至末端位置上形成完整的链条关系网状链接,并且借助CAS指令保证整个插入过程的安全可靠性质不受外界因素影响破坏[^4]。
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