4.1.24.什么是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。
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:
getState。
setState()
compareAndSetState()
AQS定义两种资源共享方式
Exclusive 独占资源-ReentrantLock
Exclusive (独占,只有一个线程能执行,如ReentrantLock)
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. isHeldExclusivelyO: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ABS 核心 (state资源状态计数)
同步器的实现是ABS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