Java并发篇--AQS原理

AQS原理

概述

全称是 AbstractQueuedSynchronizer,是阻塞式锁和相关的同步器工具的框架

特点:

用 state 属性来表示资源的状态(分独占模式和共享模式),子类需要定义如何维护这个状态,控制如何获取锁和释放锁

​ · getState - 获取 state 状态

​ · setState - 设置 state 状态

​ · compareAndSetState - cas 机制设置 state 状态

​ · 独占模式是只有一个线程能够访问资源,而共享模式可以允许多个线程访问资源

提供了基于 FIFO 的等待队列,类似于 Monitor 的 EntryList

条件变量来实现等待、唤醒机制,支持多个条件变量,类似于 Monitor 的 WaitSet

子类主要实现这样一些方法(默认抛出 UnsupportedOperationException)

​ · tryAcquire

​ · tryRelease

​ · tryAcquireShared

​ · tryReleaseShared

​ · isHeldExclusively

获取锁的写法

// 如果获取锁失败
if (!tryAcquire(arg)) {
    // 入队, 可以选择阻塞当前线程 park unpark
}

释放锁的写法

// 如果释放锁成功
if (tryRelease(arg)) {
    // 让阻塞线程恢复运行
}

实现不可重入锁

自定义同步器

// 独占锁
class MySync extends AbstractQueuedSynchronizer{
    @Override// 尝试获取锁
    protected boolean tryAcquire(int arg) {
        if(compareAndSetState(0,1)){
            // 加上锁了,并设置owner为当前线程
            setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            return true;
        }
        return false;
    }

    @Override// 尝试释放锁
    protected boolean tryRelease(int arg) {
        setExclusiveOwnerThread(null);
        setState(0);
        return true;
    }

    @Override// 是否持有独占锁
    protected boolean isHeldExclusively() {
        return getState() == 1;
    }

    public Condition newCondition(){
        return new ConditionObject();
    }
}

自定义锁

有了自定义同步器，很容易复用 AQS ，实现一个功能完备的自定义锁

// 自定义锁(不可重入锁)
class MyLock implements Lock{

    // 独占锁
    class MySync extends AbstractQueuedSynchronizer{...}

    private MySync sync = new MySync();

    @Override// 加锁 (不成功就会进入等待队列等待)
    public void lock() {
        sync.acquire(1);
    }

    @Override// 加锁,可打断
    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
        sync.acquireInterruptibly(1);
    }

    @Override// 尝试加锁 (只会尝试一次)
    public boolean tryLock() {
        return sync.tryAcquire(1);
    }

    @Override// 尝试加锁,有超时的
    public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        return sync.tryAcquireNanos(1,unit.toNanos(time));
    }

    @Override// 解锁
    public void unlock() {
        sync.release(1);
    }

    @Override// 创建条件变量(类似synchronized 中的 wait set)
    public Condition newCondition() {
        return sync.newCondition();
    }
}