AQS (AbstractQueuedSynchronizer),抽象队列同步器。
AQS的同步状态
AQS使用一个int成员变量来表示同步状态,通过内置的FIFO队列来完成获取资源线程的排队工作。AQS使用CAS对该同步状态进行原子操作实现对其值的修改。
private volatile int state;//共享变量,使用volatile修饰保证线程可见性
状态信息通过getState, setState, compareAndSetState方法进行操作
//返回同步状态的当前值
protected final int getState() {
return state;
}
//设置同步状态的值
protected final void setState(intnewState) {
state = newState;
}
//原子地(CAS操作)将同步状态值设置为给定值update如果当前同步状态的值等于expect (期望值)
protected final boolean compareAndSetState(intexpect, intupdate){
returnunsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
}
AQS内部的同步队列
1、 同步器AQS内部的实现是依赖同步队列(双向队列)来完成同步状态的管理。
2、 当前线程获取资源失败时,同步器AQS会将当前线程和等待状态等信息构造成为一个节点 (Node)加入到同步队列,同时会阻塞当前线程;
3、 当同步状态释放的时候,会把队列首节点(或者其他节点,取决于是否是公平锁)中的线 程唤醒,使首节点的线程再次尝试获取同步状态。
4、 节点的主要状态有:waitStatus:等待状态;prev:前驱节点;next:后继节点;thread:当前节点代表的线程。
5、 Node加入队列尾部的过程要保证线程的安全,否则在多线程的环境下,可能造成添加到 队列等待的节点顺序错误,或者数量不对。因此同步器提供了 CAS操作,原子的设置尾节点(保 证一个未获取到同步状态的线程加入到同步队列后,下一个未获取的线程才能够加入)。
AQS定义两种资源共享方式
Exclusive (独占):只有一个线程能执行,如ReentrantLock。又可分为公平锁和非公平锁:
1、 公平锁:按照线程在队列中的排队顺序,先到者先拿到锁
2、 非公平锁:当线程要获取锁时,无视队列顺序直接去抢锁,谁抢到就是谁的
Share (共享):多个线程可同时执行,如 Semaphore/CountDownLatch。 Semaphore、CountDownLatCh、CyclicBarrier、 ReadWriteLock 我们都会在后面讲到。
AQS使用了模板方法模式,自定义同步器时需要重写下面几个AQS提供的模板方法:
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,但没有剰余可用资源;正数 表示成功,且有剰余资源。
tryReleaseShared(int)//共享方式。尝试释放资源,成功则返回true,失败则返回false。
1、 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tryAcquire0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。
2、 再以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 (Compare and Swap)减l。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。
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。

Was this helpful?

0 / 0

发表回复 0

Your email address will not be published.