AQS是什么?
AQS
全称Abstract Queued Synchronizer
是并发编程中比较核心的一个组件,多线程同步器,它是J.U.C包中多个组件的底层实现,比如Lock
、CountDownLatch
、Semaphore
都用到了AQS
,从本质上来说,AQS
提供了两种锁的机制,分别是排它锁
和共享锁
,所谓排它锁
就是存在多个线程去竞争同一个共享资源的时候,
同一个时刻,只允许一个线程去访问这样一个共享资源,也就是说,多个线程只能有一个线程去获得这样一个锁的资源,比如Lock中ReentrantLock
重入锁,它就是用到了AQS
中的一个排它锁的功能,共享锁
也称为读锁,就是在同一个时刻允许多个线程同时获得这样一个锁的资源,比如CountDownLatch
以及Samaphore
都用到了AQS中的共享锁的功能。
AQS互斥锁如何设计?
- 第一个互斥变量的设计,以及如何保证多线程同时更新互斥变量的时候,线程的安全性。
- 未竞争到锁资源的线程的等待,以及竞争到锁的资源,释放锁之后的唤醒。
- 锁竞争的公平性和非公平性。
AQS原理
AQS
采用了一个int类型的互斥变量state
,用来记录锁竞争的一个状态,0
表示当前没有任何线程竞争到锁资源,而大于等于1
表示已经有线程正在持有锁的资源,一个线程来获取锁资源的时候,首先判断state
是否等于0
,也就是说他是无锁状态,如果是,则把这个state
更新成1
,表示占用到锁,而这个过程中,如果多个线程同时去做这样一个操作,就会导致现场安全的问题,因此AQS
采用CAS
机制,去保证state
互斥变量,更新的一个原子性,未获得锁的线程
通过Unsafe
类中park
方法,去进行阻塞,把阻塞的线程按照先进先出的原则去加入到一个双向链表的一个结构中,当获得锁资源额度线程释放锁之后,会从这样一个双向链表的头部,去唤醒下一个等待的线程,再去竞争锁,锁竞争的公平性和非公平性的问题,AQS
的处理方式是在竞争锁资源的时候,公平锁
需要取判断双向链表中否有阻塞的线程,如果有呢,则需要排队等待,而 非公平锁
的处理方式是不管双向链表中是否存在等待竞争锁的线程,那么它都会直接去尝试更改互斥变量state
去竞争锁,假设,在一个临界点。获得锁的线程释放锁此时state
等于0
,而当前的这个线程去抢占锁的时候正好可以state
修改成1
,那么这个时候就表示他可以拿到锁,而这个过程是非公平的。
AQS架构图