在并發(fā)編程領(lǐng)域，AQS號(hào)稱是并發(fā)同步組件的基石，很多并發(fā)同步組件都是基于AQS實(shí)現(xiàn)，所以想掌握好高并發(fā)編程，你需要掌握好AQS。

本篇主要通過對(duì)AQS的實(shí)現(xiàn)原理、數(shù)據(jù)模型、資源共享方式、獲取鎖的過程，讓你對(duì)AQS的整體設(shè)計(jì)有清晰了解，讓你邁出高并發(fā)編程的第一步。

AQS

AQS(AbstractQueuedSynchronizer)就是一個(gè)抽象的隊(duì)列同步器，AQS定義了一套多線程訪問共享資源的同步器框架，許多同步類實(shí)現(xiàn)都依賴于它。

AQS的主要作用是為Java中的并發(fā)同步組件提供統(tǒng)一的底層支持，比如大家熟知的：

• ReentrantLock
• Semaphore
• CountDownLatch
• CyclicBarrier

等并發(fā)類均是基于AQS來實(shí)現(xiàn)的。

AQS的數(shù)據(jù)模型

AQS 使用上圖的資源變量 state來表示同步狀態(tài)，通過內(nèi)置的 CLH FIFO 隊(duì)列來完成獲取資源線程的排隊(duì)工作，這里會(huì)涉及到三個(gè)要素：

1.AQS的三個(gè)核心成員變量

• 共享資源：volatile int state(代表共享狀態(tài))
• 隊(duì)頭節(jié)點(diǎn)：head頭節(jié)點(diǎn)
• 隊(duì)尾節(jié)點(diǎn)：tail尾節(jié)點(diǎn)

head、tail、state三個(gè)變量都是volatile的，通過volatile來保證共享變量的可見性。

2.AQS中state狀態(tài)的變更是基于CAS實(shí)現(xiàn)的

主要有三種方法：

• getState()
• setState()
• compareAndSetState()

state狀態(tài)通過volatile保證共享變量的可見性，再由CAS 對(duì)該同步狀態(tài)進(jìn)行原子操作，從而保證原子性和可見性。

3.CLH隊(duì)列(FIFO隊(duì)列)

CLH隊(duì)列通過內(nèi)置的FIFO隊(duì)列(Node來實(shí)現(xiàn))，來完成線程等待排隊(duì) (多線程爭用資源被阻塞時(shí)會(huì)進(jìn)入此隊(duì)列)。

AQS資源共享方式

AQS定義兩種資源共享方式：

1.獨(dú)占鎖Exclusive

獨(dú)占模式下時(shí)，其他線程試圖獲取該鎖將無法取得成功，只有一個(gè)線程能執(zhí)行，如ReentrantLock采用獨(dú)占模式。

ReentrantLock還可以分為公平鎖和非公平鎖：

• 公平鎖：按照線程在隊(duì)列中的排隊(duì)順序，先到者先拿到鎖
• 非公平鎖：當(dāng)線程要獲取鎖時(shí)，無視隊(duì)列順序直接去搶鎖，誰搶到就是誰的

2.共享鎖shared

多個(gè)線程獲取某個(gè)鎖可能會(huì)獲得成功，多個(gè)線程可同時(shí)執(zhí)行，如：Semaphore、CountDownLatch。

AQS的鎖獲取與釋放原理

1.線程獲取鎖流程：

• 線程A獲取鎖，state將0置為1，線程A占用
• 在A沒有釋放鎖期間，線程B也來獲取鎖，線程B獲取state為1，表示線程被占用，線程B創(chuàng)建Node節(jié)點(diǎn)放入隊(duì)尾(tail)，并且阻塞線程B
• 同理線程C獲取state為1，表示線程被占用，線程C創(chuàng)建Node節(jié)點(diǎn)，放入隊(duì)尾，且阻塞線程

2.線程釋放鎖流程：

• 線程A執(zhí)行完，將state從1置為0
• 喚醒下一個(gè)Node B線程節(jié)點(diǎn)，然后再刪除線程A節(jié)點(diǎn)
• 線程B占用，獲取state狀態(tài)位，執(zhí)行完后喚醒下一個(gè)節(jié)點(diǎn) Node C,再刪除線程B節(jié)點(diǎn)

更加詳細(xì)的鎖獲取和釋放過程，建議通過查看源碼的方式學(xué)習(xí)AQS獨(dú)占模式和共享模式下的獲取鎖過程。

AQS總結(jié)

本文主要介紹AQS的數(shù)據(jù)模型、CLH隊(duì)列、資源共享方式、以及鎖的獲取與釋放流程，來介紹AQS的實(shí)現(xiàn)原理

讓大家能對(duì)AQS有一個(gè)整體的了解，只有對(duì)整體的設(shè)計(jì)方向有清晰了解，再去跟蹤學(xué)習(xí)源碼就會(huì)比較輕松了。

后續(xù)將詳細(xì)介紹基于AQS實(shí)現(xiàn)的同步組件：ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch。

更多高并發(fā)架構(gòu)專題

該資料獲取方式

關(guān)注+轉(zhuǎn)發(fā)后，私信我關(guān)鍵詞 【高并發(fā)】即可獲取！

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的高并发编程_高并发编程系列：全面剖析Java并发编程之AQS的核心实现的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。