AQS如何使用

本文介绍了如何使用AQS(AbstractQueuedSynchronizer)创建自定义同步器,包括继承AQS、定义同步状态、实现获取和释放同步状态的方法、暴露同步方法以及处理线程阻塞。通过一个简单的互斥锁示例展示了AQS的使用过程,强调在实际应用中通常选择Java并发包的现成工具,如ReentrantLock。

AQS(AbstractQueuedSynchronizer)的使用通常涉及以下几个步骤:

继承AQS:创建一个类继承AbstractQueuedSynchronizer。作为自定义同步器的核心。

定义同步状态:AQS使用一个int类型的变量来表示同步状态。可以在继承类中定义一个表示同步状态的变量,在构造函数中调用 super(initialState)来初始化它。

实现获取和释放同步状态的方法:需要实现 tryAcquire(int) 和 tryRelease(int)方法(或者它们的变种),这些方法定义了如何尝试获取和释放同步状态。这些方法需要根据你的同步逻辑来编写。

暴露同步方法:在继承类中提供公共的同步方法,比如acquire()、release()、tryAcquire()、tryRelease()等。这些方法内部会调用AQS的模板方法,可能包含额外的逻辑。

处理队列和线程阻塞:AQS内部维护了一个队列,用于管理等待获取同步状态的线程。当线程尝试获取同步状态失败时,它会被加入到队列中并可能阻塞;当同步状态被释放时,队列中的线程会被唤醒并尝试重新获取同步状态。这些操作由AQS自动处理,通常不需要关心。

使用自定义同步器:完成了自定义同步器的实现,就可以在代码中使用它来控制对共享资源的访问。可以像使用其他同步工具(如 ReentrantLock或Semaphore)一样使用它。

下面是一个简单的示例,展示了如何使用AQS实现一个互斥锁:

import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;

pub
AQSJava中被广泛应用于实现各种同步器,下面介绍几个常见的使用实例: ### ReentrantLock ReentrantLock是可重入锁,其内部定义了Sync内部类,该类继承AbstractQueuedSynchronizer,并且还有FairSync(公平锁实现)和NonfairSync(非公平锁实现)两个子类,使得ReentrantLock同时具备公平与非公平特性。以下是一个简单的使用示例: ```java import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class ReentrantLockExample { private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public void performTask() { lock.lock(); try { // 执行需要同步的任务 System.out.println("Task is being executed"); } finally { lock.unlock(); } } public static void main(String[] args) { ReentrantLockExample example = new ReentrantLockExample(); example.performTask(); } } ``` ### Semaphore Semaphore(信号量)可以用来控制同时访问特定资源的线程数量。以下是一个使用Semaphore的示例: ```java import java.util.concurrent.Semaphore; public class SemaphoreExample { private static final int THREAD_COUNT = 5; private static Semaphore semaphore = new Semaphore(2); public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) { new Worker(i).start(); } } static class Worker extends Thread { private int id; public Worker(int id) { this.id = id; } @Override public void run() { try { semaphore.acquire(); System.out.println("Worker " + id + " is working"); Thread.sleep(2000); System.out.println("Worker " + id + " has finished"); semaphore.release(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } ``` ### CountDownLatch CountDownLatch允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。它同样基于AQS实现。以下是一个使用CountDownLatch的示例: ```java import java.util.concurrent.CountDownLatch; public class CountDownLatchExample { private static final int N = 3; private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(N); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { for (int i = 0; i < N; i++) { new Worker(i).start(); } latch.await(); System.out.println("All workers have finished"); } static class Worker extends Thread { private int id; public Worker(int id) { this.id = id; } @Override public void run() { try { System.out.println("Worker " + id + " is working"); Thread.sleep(2000); System.out.println("Worker " + id + " has finished"); latch.countDown(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } ``` ### CyclicBarrier CyclicBarrier允许一组线程相互等待,直到到达某个公共屏障点。以下是一个使用CyclicBarrier的示例: ```java import java.util.concurrent.BrokenBarrierException; import java.util.concurrent.CyclicBarrier; public class CyclicBarrierExample { private static final int N = 3; private static CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N, () -> System.out.println("All threads have reached the barrier")); public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < N; i++) { new Worker(i).start(); } } static class Worker extends Thread { private int id; public Worker(int id) { this.id = id; } @Override public void run() { try { System.out.println("Worker " + id + " is working"); Thread.sleep(2000); System.out.println("Worker " + id + " has reached the barrier"); barrier.await(); System.out.println("Worker " + id + " continues after the barrier"); } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } } } } ```
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