java并发之AQS

一、简介

AQS，全称：AbstractQueuedSynchronizer，是一个JDK提供的用于构建锁、同步器等线程协作工具类的框架，内部维护FIFO双向队列（双向链表实现）。
AQS重要属性：

1. // 表示同步状态。它既可以表示独占模式下的锁状态，也可以表示共享模式下的资源数量。通过修改state字段，可以实现多线程的独占或共享模式‌
2. private volatile int state
3. // 当前持有独占锁的线程
4. private transient Thread exclusiveOwnerThread
5. // 头节点
6. private transient volatile Node head;
7. // 尾节点
8. private transient volatile Node tail;

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Node节点重要属性：

1. // 加入队列的线程
2. volatile Thread thread;
3. // 前驱节点
4. volatile Node prev;
5. // 后继节点
6. volatile Node next;
7. // CANCELLED: 表示线程已经取消了对同步状态的请求。
8. // SIGNAL: 表示线程需要被唤醒（通常是因为其他线程释放了同步状态）。
9. // CONDITION: 表示线程正在等待某个条件。
10. // PROPAGATE: 表示下一次共享状态的释放应该传播到其他线程。
11. // 0: 初始状态，表示节点没有特定的状态。
12. volatile int waitStatus;
13. Node nextWaiter;

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AQS 在 ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、Semaphore、CountDownLatch、ThreadPoolExcutor 的 Worker 中都有运用（JDK 1.8），AQS 是这些类的底层原理。
二、实现自定义线程协作工具类

2.1 实现独占锁

重写AQS以下方法

1. boolean tryAcquire(int arg)
2. boolean tryRelease(int arg)
3. boolean isHeldExclusively()

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调用AQS以下方法

1. public final void acquire(int arg) {
2.     if (!tryAcquire(arg) &&
3.         acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
4.         selfInterrupt();
5. }
7. public final boolean release(int arg) {
8.     if (tryRelease(arg)) {
9.         Node h = head;
10.         if (h != null && h.waitStatus != 0)
11.             unparkSuccessor(h);
12.         return true;
13.     }
14.     return false;
15. }

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2.2 实现共享锁

重写AQS以下方法

1. int tryAcquireShared(int arg)
2. boolean tryReleaseShared(int arg)

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调用AQS以下方法

1. public final void acquireShared(int arg) {
2.     if (tryAcquireShared(arg) < 0)
3.         doAcquireShared(arg);
4. }
6. public final boolean releaseShared(int arg) {
7.     if (tryReleaseShared(arg)) {
8.         doReleaseShared();
9.         return true;
10.     }
11.     return false;
12. }
14. public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
15.         throws InterruptedException {
16.     if (Thread.interrupted())
17.         throw new InterruptedException();
18.     if (tryAcquireShared(arg) < 0)
19.         doAcquireSharedInterruptibly(arg);
20. }

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2.3 示例

1. import java.util.concurrent.TimeUnit;
2. import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
3. import java.util.concurrent.locks.Condition;
4. import java.util.concurrent.locks.Lock;
6. public class Test {
8.     class MySync extends AbstractQueuedSynchronizer {
10.         @Override
11.         protected boolean tryAcquire(int arg) {
12.             if (compareAndSetState(0, 1)) {
13.                 setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
14.                 return true;
15.             }
16.             return false;
17.         }
19.         @Override
20.         protected boolean tryRelease(int arg) {
21.             setExclusiveOwnerThread(null);
22.             setState(0);
23.             return true;
24.         }
26.         @Override
27.         protected boolean isHeldExclusively() {
28.             return getState() == 1;
29.         }
31.         public Condition newCondition() {
32.             return new ConditionObject();
33.         }
34.     }
36.     class MyLock implements Lock {
38.         private MySync sync = new MySync();
40.         @Override
41.         public void lock() {
42.             sync.acquire(1);
43.         }
45.         @Override
46.         public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
47.             sync.acquireInterruptibly(1);
48.         }
50.         @Override
51.         public boolean tryLock() {
52.             return sync.tryAcquire(1);
53.         }
55.         @Override
56.         public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
57.             return sync.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(time));
58.         }
60.         @Override
61.         public void unlock() {
62.             sync.release(1);
63.         }
65.         @Override
66.         public Condition newCondition() {
67.             return sync.newCondition();
68.         }
69.     }
71.     public static void main(String[] args) throws Exception {
72.         Test test = new Test();
73.         MyLock myLock = test.new MyLock();
75.         Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
76.             @Override
77.             public void run() {
78.                 try {
79.                     myLock.lock();
80.                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行开始");
81.                     Thread.sleep(5000L);
82.                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行结束");
83.                 } catch (InterruptedException e) {
84.                     e.printStackTrace();
85.                 } finally {
86.                     myLock.unlock();
87.                 }
88.             }
89.         }, "t1");
91.         Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
92.             @Override
93.             public void run() {
94.                 try {
95.                     myLock.lock();
96.                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行开始");
97.                     Thread.sleep(3000L);
98.                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行结束");
99.                 } catch (InterruptedException e) {
100.                     e.printStackTrace();
101.                 } finally {
102.                     myLock.unlock();
103.                 }
104.             }
105.         }, "t2");
107.         Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
108.             @Override
109.             public void run() {
110.                 try {
111.                     myLock.lock();
112.                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行开始");
113.                     Thread.sleep(1000L);
114.                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行结束");
115.                 } catch (InterruptedException e) {
116.                     e.printStackTrace();
117.                 } finally {
118.                     myLock.unlock();
119.                 }
120.             }
121.         }, "t3");
123.         t1.start();
124.         t2.start();
125.         t3.start();
126.     }
127. }

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• 参考1
  

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