在Java的并发编程世界中,AbstractQueuedSynchronizer(简称AQS)是一个核心框架,它为构建同步器(如锁、信号量等)提供了一个基础的框架。而ReentrantLock,作为Java并发包java.util.concurrent.locks中的一个重要成员,正是基于AQS实现的一个可重入的互斥锁。今天,让我们一同深入探索ReentrantLock以及它如何借助AQS实现独占锁的机制,并简要介绍Condition条件变量的工作原理。
AQS:抽象队列同步器
AQS是一个用于实现依赖先进先出(FIFO)等待队列的阻塞锁和相关同步器的一个框架。它使用了一个int成员变量来表示同步状态,并通过内置的FIFO队列来完成资源获取线程的排队工作。AQS定义了两类资源获取方法:acquire和release,分别用于获取和释放资源。而ReentrantLock正是通过继承AQS并实现其tryAcquire和tryRelease方法来定制自己的锁行为。
ReentrantLock:可重入锁的实现
ReentrantLock支持一个与synchronized关键字类似的互斥锁,但它比synchronized更加灵活,提供了可中断的锁获取操作、尝试非阻塞地获取锁以及超时获取锁等高级功能。
java
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock(); // 获取锁
try {
// 临界区
} finally {
lock.unlock(); // 释放锁
}
在ReentrantLock中,锁的重入性是通过在AQS的同步状态上维护一个计数器来实现的。每当线程成功获取锁时,计数器加1;释放锁时,计数器减1。只有当计数器为0时,锁才真正被释放,其他线程才能尝试获取锁。
Condition:条件变量的力量
除了基本的锁功能外,ReentrantLock还提供了与Object监视器方法(如wait、notify和notifyAll)相对应的Condition接口。每个ReentrantLock实例可以关联多个Condition实例,以实现更细粒度的线程间协作。
java
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
lock.lock();
try {
// 等待条件满足
while (!someCondition) {
condition.await(); // 释放锁并进入等待状态
}
// 临界区
} finally {
lock.unlock();
}
// 在另一个线程中
lock.lock();
try {
// 修改条件
someCondition = true;
condition.signalAll(); // 唤醒所有等待的线程
} finally {
lock.unlock();
}
Condition的await方法会使当前线程等待直到另一个线程调用同一Condition的signal或signalAll方法。与Object的监视器方法不同,Condition的等待队列是独立于锁的,这意呀着可以有多个等待集合,每个集合对应一个Condition实例。
结语
通过深入剖析ReentrantLock及其背后的AQS机制,我们了解到Java并发编程中锁的高级特性和灵活性。ReentrantLock的可重入性、灵活的锁获取策略以及Condition条件变量的使用,为开发者提供了强大的工具来构建高效、可靠的并发应用。掌握这些技术,将使我们能够更自信地面对复杂的并发挑战。