同步類(lèi)的基礎(chǔ)AbstractQueuedSynchronizer(AQS)

我們之前介紹了很多同步類(lèi)，比如ReentrantLock,Semaphore, CountDownLatch, ReentrantReadWriteLock,FutureTask等。

AQS封裝了實(shí)現(xiàn)同步器時(shí)設(shè)計(jì)的大量細(xì)節(jié)問(wèn)題。他提供了FIFO的wait queues并且提供了一個(gè)int型的state表示當(dāng)前的狀態(tài)。

根據(jù)JDK的說(shuō)明，并不推薦我們直接使用AQS，我們通常需要構(gòu)建一個(gè)內(nèi)部類(lèi)來(lái)繼承AQS并按照需要重寫(xiě)下面幾個(gè)方法：

• tryAcquire
• tryRelease
• tryAcquireShared
• tryReleaseShared
• isHeldExclusively

在這些方法中，我們需要調(diào)用getState, setState 或者 compareAndSetState這三種方法來(lái)改變state值。

上面的方法提到了兩種操作，獨(dú)占操作（如：ReentrantLock）和共享操作(如：Semaphore,CountdownLatch)。

兩種的區(qū)別在于同一時(shí)刻能否有多個(gè)線程同時(shí)獲取到同步狀態(tài)。

比如我們運(yùn)行同時(shí)多個(gè)線程去讀，但是通知只允許一個(gè)線程去寫(xiě)，那么這里的讀鎖就是共享操作，而寫(xiě)鎖就是獨(dú)占操作。

在基于QAS構(gòu)建的同步類(lèi)中，最基本的操作就是獲取操作和釋放操作。而這個(gè)state就表示的是這些獲取和釋放操作所依賴的值。

State是一個(gè)int值，你可以使用它來(lái)表示任何狀態(tài)，比如ReentrantLock用它來(lái)表示所有者線程重復(fù)獲取該鎖的次數(shù)。Semaphore用它來(lái)表示剩余的許可量，而FutureTask用它來(lái)表示任務(wù)的狀態(tài)（開(kāi)始，運(yùn)行，完成或者取消）。當(dāng)然你還可以自定義額外的狀態(tài)變量來(lái)表示其他的信息。

下的偽代碼表示的是AQS中獲取和釋放操作的形式：

Acquire:while (!tryAcquire(arg)) {enqueue thread if it is not already queued;possibly block current thread;}Release:if (tryRelease(arg))unblock the first queued thread;

獲取操作，首先判斷當(dāng)前狀態(tài)是否允許獲取操作，如果如果不允許，則將當(dāng)前的線程入Queue，并且有可能阻塞當(dāng)前線程。

釋放操作，則先判斷是否運(yùn)行釋放操作，如果允許，則解除queue中的thread，并運(yùn)行。

我們看一個(gè)具體的實(shí)現(xiàn)：

public class AQSUsage {private final Sync sync= new Sync();private class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer{protected int tryAcquireShared(int ignored){return (getState() ==1 )? 1: -1;}protected boolean tryReleaseShared(int ignored){setState(1);return true;}}public void release() {sync.releaseShared(0);}public void acquire() throws InterruptedException {sync.acquireSharedInterruptibly(0);} }

上面的例子中，我們定義了一個(gè)內(nèi)部類(lèi)Sync，在這個(gè)類(lèi)中我們實(shí)現(xiàn)了tryAcquireShared和tryReleaseShared兩個(gè)方法，在這兩個(gè)方法中我們判斷并設(shè)置了state的值。

sync.releaseShared和sync.acquireSharedInterruptibly會(huì)分別調(diào)用tryAcquireShared和tryReleaseShared方法。

前面我們也提到了很多同步類(lèi)都是使用AQS來(lái)實(shí)現(xiàn)的，我們可以再看看其他標(biāo)準(zhǔn)同步類(lèi)中tryAcquire的實(shí)現(xiàn)。

首先看下ReentrantLock:

final boolean tryAcquire(int acquires) {final Thread current = Thread.currentThread();int c = getState();if (c == 0) {if (compareAndSetState(0, acquires)) {setExclusiveOwnerThread(current);return true;}}else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {int nextc = c + acquires;if (nextc < 0) // overflowthrow new Error("Maximum lock count exceeded");setState(nextc);return true;}return false;}

ReentrantLock只支持獨(dú)占鎖。所以它需要實(shí)現(xiàn)tryAcquire方法。除此之外它還維護(hù)了一個(gè)owner變量來(lái)保存當(dāng)前所有者線程的標(biāo)志符，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)可重入鎖。

我們?cè)倏聪耂emaphore和CountDownLatch的實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗麄兪枪蚕聿僮?#xff0c;所以需要實(shí)現(xiàn)tryAcqureShared方法：

final int tryAcquireShared(int acquires) {for (;;) {int available = getState();int remaining = available - acquires;if (remaining < 0 ||compareAndSetState(available, remaining))return remaining;}}

本文的例子請(qǐng)參考https://github.com/ddean2009/learn-java-concurrency/tree/master/AQS

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的同步类的基础AbstractQueuedSynchronizer(AQS)的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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