并发编程(五)--AQS原理浅析

AQS三大核心原理

  1. 自旋:当多个线程同时竞争锁时会先进行自旋操作,未抢到锁的线程进入CLH同步队列时也会先进行自旋。
  2. CAS:抢锁原理是用CAS算法,主要核心思想是比较与交换。
  3. 队列:用来承载未竞争到锁的线程的容器,是一个FIFQ的同步队列
ReentrantLock lock = new ReentrantLock(false);//false为非公平锁,true为公平锁
3个线程
T0 T1 T2
lock.lock() //加锁
    while(true){
        if(cas加锁成功){//cas->比较与交换compare and swap,
            break;跳出循环
        }
        //Thread.yeild()//让出CPU使用权
        //Thread.sleep(1);
        HashSetLikedQueued(),
        HashSet.add(Thread)
            LikedQueued.put(Thread)
        阻塞。
        LockSupport.park();
        
        
    }
    
    T0获取锁
    xxxx业务逻辑
    xxxxx业务逻辑
    
lock.unlock() //解锁
Thread  t= HashSet.get()
Thread  t = LikedQueued.take();
LockSupport.unpark(t)

AQS具备特性

  • 阻塞等待队列
  • 共享/独占
  • 公平/非公平
  • 可重入
  • 允许中断

除了Lock外,Latch,Barrier,BlockingQueue等,都是基于AQS框架实现

  • 一般通过定义内部类Sync继承AQS
  • 将同步器所有调用都映射到sync对应的方法

AQS中的State

AQS内部维护属性volatile int state(32位):state表示资源的可用状态。

state三种访问方式

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

AQS中的两种资源共享方式

  • Exclusive-独占,只有一个线程能执行,如ReentrantLock
  • Share-共享,多个线程可以同时执行如Semaphore/CoutDownLatch

不同的自定义同步器争用共享的方式也不同。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:

  • isHeldExclusively():该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去 实现它。
  • tryAcquire(int):独占方式。尝试获取资源,成功则返回true,失败则返回 false。
  • tryRelease(int):独占方式。尝试释放资源,成功则返回true,失败则返回 false。
  • 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。
  • 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

AQS定义两种队列

同步等待队列

AQS当中的同步等待队列也称为CLH队列,CLH队列是一种基于双向链表数据结构的队列,FIFO先入先出线程等待队列,java中的CLH队列是原CLH队列的一个变种,线程由原自旋机制改为阻塞机制。
在这里插入图片描述

条件等待队列

condition是一个多线程间协调通信的工具类,使得某个或者某些线程一起等待某个条件,只有当条件具备时,这些等待线程才能被唤醒,从而重新争夺锁
在这里插入图片描述


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