什么是AQS？

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什么是 AQS（抽象的队列同步器）

AbstractQueuedSynchronizer类如其名，抽象的队列式的同步器，AQS定义了一套多线程访问 共享资源的同步器框架，许多同步类实现都依赖于它，如常用的 ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch。

 

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  • 它维护了一个volatile int state（代表共享资源）和一个FIFO线程等待队列（多线程争用资源被阻塞时会进入此队列）。这里volatile是核心关键词，具体volatile的语义，在此不述。state的访问方式有三种:

    1. getState()

      1. setState()

    2. compareAndSetState()

  • AQS定义两种资源共享方式

    1. Exclusive独占资源-ReentrantLock Exclusive（独占，只有一个线程能执行，如ReentrantLock）
    2. Share共享资源-Semaphore/CountDownLatch Share（共享，多个线程可同时执行，如Semaphore/CountDownLatch）。

  • AQS只是一个框架，具体资源的获取/释放方式交由自定义同步器去实现，AQS这里只定义了一个接口，具体资源的获取交由自定义同步器去实现了（通过state的get/set/CAS)之所以没有定义成abstract，是因为独占模式下只用实现tryAcquire-tryRelease，而共享模式下只用实现tryAcquireShared-tryReleaseShared。如果都定义成abstract，那么每个模式也要去实现另一模式下的接口。不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。自定义同步器在实现时只需要实现共享资源state的获取与释放方式即可，至于具体线程等待队列的维护（如获取资源失败入队/唤醒出队等），AQS已经在顶层实现好了。

  • 自定义同步器实现时主要实现以下几种方法：

    1． isHeldExclusively()：该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它。

    2． tryAcquire(int)：独占方式。尝试获取资源，成功则返回true，失败则返回false。

    3． tryRelease(int)：独占方式。尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回false。

    4． tryAcquireShared(int)：共享方式。尝试获取资源。负数表示失败；0表示成功，但没有剩余可用资源；正数表示成功，且有剩余资源。

    5． tryReleaseShared(int)：共享方式。尝试释放资源，如果释放后允许唤醒后续等待结点返回true，否则返回false。

  • 同步器的实现是AQS核心:

    • 以ReentrantLock为例，state初始化为0，表示未锁定状态。A线程lock()时，会调用tryAcquire()独占该锁并将state+1。此后，其他线程再tryAcquire()时就会失败，直到A线程unlock()到state=0（即释放锁）为止，其它线程才有机会获取该锁。当然，释放锁之前，A线程自己是可以重复获取此锁的（state会累加），这就是可重入的概念。但要注意，获取多少次就要释放多么次，这样才能保证state是能回到零态的。
    • 以CountDownLatch以例，任务分为N个子线程去执行，state也初始化为N（注意N要与线程个数一致）。这N个子线程是并行执行的，每个子线程执行完后countDown()一次，state会CAS减1。等到所有子线程都执行完后(即state=0)，会unpark()主调用线程，然后主调用线程就会从await()函数返回，继续后余动作。
    • ReentrantReadWriteLock实现独占和共享两种方式 一般来说，自定义同步器要么是独占方法，要么是共享方式，他们也只需实现tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一种即可。但AQS也支持自定义同步器同时实现独占和共享两种方式，如ReentrantReadWriteLock。