JAVA并发编程AQS原理剖析

2024-09-10 16:09:20 浏览数 (1)

很多小朋友面试时候,面试官考察并发编程部分,都会被问:说一下AQS原理。面对并发编程基础和面试经验,专栏采用通俗简洁无废话无八股文方式,已陆续梳理分享了《一文看懂全部锁机制》、《JUC包之CAS原理》、《volatile核心原理》、《synchronized全能王的原理》,希望可以帮到大家巩固相关核心技术原理。今天我们聊聊AQS....

一、AQS是什么,有什么用

AQS全称是:AbstractQueuedSynchronizer,队列同步器。这个类在JUC包java.util.concurrent.locks下面。

一句话总结:AQS是FIFO先进先出双向队列,队列里存的是线程Thread。

说到双向链表,这回大家就不陌生了。通过head、tail节点来记录队列的头和尾。每个Node节点都有next、pre来串联前后节点组成双向链表。

AQS同步队列,就是通过在FIFO队列里存储线程的状态,实现类只需要extend abstractQueuedSynchronizer,并实现里面的方法,就可以自定义自己同步机制。为什么面试官喜欢问AQS,因为AQS队列同步器在JUC包里应用太广泛了,你所熟悉的ReentrantLock、Semaphore信号量、FutureTask,CountDownLatch,你翻一番源码,都是extend abstractQueuedSynchronizer去实现的。等你说完AQS原理,就可以继续问它的实现...面试官考察套路太深。

一句话总结:AQS可以用来实现线程同步机制。在JUC包里有广泛应用。可以说AQS就是JUC的灵魂。

二、AQS的原理

我们直接看源码说原理,AQS队列同步器核心三个变量:head节点、tail节点、state状态码。

核心原理:队列中的每个节点对应一个线程。线程通过判断state字段进行抢占资源,如果获取资源成功,则把当前线程设置为有效工作线程,并且修改state值。其他竞争失败线程,就阻塞进入FIFO队列,等待持有锁线程按顺序唤醒。

这个原理,不同锁实现会有些区别,具体AQS原理等我们在ReentrantLock,semaphore信号量,FutureTask专文再详细分析。

2.1 AQS Node节点分析

AQS核心原理说过,AQS只有三个核心变量:head节点、tail节点、int state变量。state已经说过是volatile修饰,多线程入队前竞争锁的共享资源。队列里的Node,我们重点说说。先看源码截图,只看核心几个变量:

首先看看Node类型字段的有:excusive,share,next,pre,nextWaiter。

exclusive:表示独占锁,只有一个线程可以获得锁。也就是我们在《一文看懂全部锁机制》说过独享锁、排它锁。比如ReentrantLock里面就是独占锁。FIFO里面的每个Node 都是exclusive 节点。

share:共享锁,多个线程可以共享锁。ReentrantReadWriteLock里面的read锁就是共享锁。

pre和 next 就是表示当前Node节点前、后节点引用。 thread: 就是对应线程引用。

waitSatus: 就是当前线程节点等待状态,0就是默认值。它的值有:

CANCELLED:节点在等待过程被打断或超时,被标记为取消状态。

SIGNAL:线程等待被唤醒。

CONDITION:在条件队列中等待。

PROPAGATE: 释放共享锁时,如果头结点的状态是PROPAGATE状态,就广播我释放锁了,等待锁的线程,都可以去尝试获取锁。

AQS因为不涉及具体实现,简单说这么多,下一篇,我们将分享具体AQS实现的庖丁解牛。比如ReentrantLock,信号量。

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