JAVA并发编程AQS原理剖析

本文涉及的产品
注册配置 MSE Nacos/ZooKeeper,118元/月
云原生网关 MSE Higress,422元/月
服务治理 MSE Sentinel/OpenSergo,Agent数量 不受限
简介: 很多小朋友面试时候,面试官考察并发编程部分,都会被问:说一下AQS原理。面对并发编程基础和面试经验,专栏采用通俗简洁无废话无八股文方式,已陆续梳理分享了《一文看懂全部锁机制》、《JUC包之CAS原理》、《volatile核心原理》、《synchronized全能王的原理》,希望可以帮到大家巩固相关核心技术原理。今天我们聊聊AQS....

很多小朋友面试时候,面试官考察并发编程部分,都会被问:说一下AQS原理。面对并发编程基础和面试经验,专栏采用通俗简洁无废话无八股文方式,已陆续梳理分享了《一文看懂全部锁机制》《JUC包之CAS原理》《volatile核心原理》《synchronized全能王的原理》,希望可以帮到大家巩固相关核心技术原理。今天我们聊聊AQS....

一、AQS是什么,有什么用

     AQS全称是:AbstractQueuedSynchronizer,队列同步器。这个类在JUC包java.util.concurrent.locks下面。


一句话总结:AQS是FIFO先进先出双向队列,队列里存的是线程Thread。


      说到双向链表,这回大家就不陌生了。通过head、tail节点来记录队列的头和尾。每个Node节点都有next、pre来串联前后节点组成双向链表。

         AQS同步队列,就是通过在FIFO队列里存储线程的状态,实现类只需要extend abstractQueuedSynchronizer,并实现里面的方法,就可以自定义自己同步机制。为什么面试官喜欢问AQS,因为AQS队列同步器在JUC包里应用太广泛了,你所熟悉的ReentrantLock、Semaphore信号量、FutureTask,CountDownLatch,你翻一番源码,都是extend abstractQueuedSynchronizer去实现的。等你说完AQS原理,就可以继续问它的实现...面试官考察套路太深。


一句话总结:AQS可以用来实现线程同步机制。在JUC包里有广泛应用。可以说AQS就是JUC的灵魂。


二、AQS的原理

    我们直接看源码说原理,AQS队列同步器核心三个变量:head节点、tail节点、state状态码。



核心原理:队列中的每个节点对应一个线程。线程通过判断state字段进行抢占资源,如果获取资源成功,则把当前线程设置为有效工作线程,并且修改state值。其他竞争失败线程,就阻塞进入FIFO队列,等待持有锁线程按顺序唤醒。


这个原理,不同锁实现会有些区别,具体AQS原理等我们在ReentrantLock,semaphore信号量,FutureTask专文再详细分析。

2.1 AQS Node节点分析

   AQS核心原理说过,AQS只有三个核心变量:head节点、tail节点、int state变量。state已经说过是volatile修饰,多线程入队前竞争锁的共享资源。队列里的Node,我们重点说说。先看源码截图,只看核心几个变量:

        首先看看Node类型字段的有:excusive,share,next,pre,nextWaiter。


exclusive:表示独占锁,只有一个线程可以获得锁。也就是我们在《一文看懂全部锁机制》说过独享锁、排它锁。比如ReentrantLock里面就是独占锁。FIFO里面的每个Node 都是exclusive 节点。


share:共享锁,多个线程可以共享锁。ReentrantReadWriteLock里面的read锁就是共享锁。


pre和 next 就是表示当前Node节点前、后节点引用。 thread: 就是对应线程引用。


waitSatus: 就是当前线程节点等待状态,0就是默认值。它的值有:

      CANCELLED:节点在等待过程被打断或超时,被标记为取消状态。

      SIGNAL:线程等待被唤醒。

      CONDITION:在条件队列中等待。

     PROPAGATE: 释放共享锁时,如果头结点的状态是PROPAGATE状态,就广播我释放锁了,等待锁的线程,都可以去尝试获取锁。


AQS因为不涉及具体实现,简单说这么多,下一篇,我们将分享具体AQS实现的庖丁解牛。比如ReentrantLock,信号量。

相关文章
|
8天前
|
存储 缓存 安全
【原理】【Java并发】【volatile】适合初学者体质的volatile原理
欢迎来到我的技术博客!我是一名热爱编程的开发者,梦想是写出高端的CRUD应用。2025年,我正在沉淀自己,博客更新速度也在加快。在这里,我会分享关于Java并发编程的深入理解,尤其是volatile关键字的底层原理。 本文将带你深入了解Java内存模型(JMM),解释volatile如何通过内存屏障和缓存一致性协议确保可见性和有序性,同时探讨其局限性及优化方案。欢迎订阅专栏《在2B工作中寻求并发是否搞错了什么》,一起探索并发编程的奥秘! 关注我,点赞、收藏、评论,跟上更新节奏,让我们共同进步!
80 8
【原理】【Java并发】【volatile】适合初学者体质的volatile原理
|
2天前
|
消息中间件 Java 应用服务中间件
JVM实战—1.Java代码的运行原理
本文介绍了Java代码的运行机制、JVM类加载机制、JVM内存区域及其作用、垃圾回收机制,并汇总了一些常见问题。
JVM实战—1.Java代码的运行原理
|
7天前
|
Kubernetes 负载均衡 Java
k8s的出现解决了java并发编程胡问题了
Kubernetes通过提供自动化管理、资源管理、服务发现和负载均衡、持续交付等功能,有效地解决了Java并发编程中的许多复杂问题。它不仅简化了线程管理和资源共享,还提供了强大的负载均衡和故障恢复机制,确保应用程序在高并发环境下的高效运行和稳定性。通过合理配置和使用Kubernetes,开发者可以显著提高Java应用程序的性能和可靠性。
57 31
|
8天前
|
Java 编译器 开发者
注解的艺术:Java编程的高级定制
注解是Java编程中的高级特性,通过内置注解、自定义注解及注解处理器,可以实现代码的高度定制和扩展。通过理解和掌握注解的使用方法,开发者可以提高代码的可读性、可维护性和开发效率。在实际应用中,注解广泛用于框架开发、代码生成和配置管理等方面,展示了其强大的功能和灵活性。
60 25
|
1月前
|
安全 Java 开发者
【JAVA】封装多线程原理
Java 中的多线程封装旨在简化使用、提高安全性和增强可维护性。通过抽象和隐藏底层细节,提供简洁接口。常见封装方式包括基于 Runnable 和 Callable 接口的任务封装,以及线程池的封装。Runnable 适用于无返回值任务,Callable 支持有返回值任务。线程池(如 ExecutorService)则用于管理和复用线程,减少性能开销。示例代码展示了如何实现这些封装,使多线程编程更加高效和安全。
|
1月前
|
存储 算法 Java
【JAVA】生成accessToken原理
在Java中,生成accessToken用于身份验证和授权,确保合法用户访问受保护资源。流程包括:1. 身份验证(如用户名密码、OAuth 2.0);2. 生成唯一且安全的令牌;3. 设置令牌有效期并存储;4. 客户端传递令牌,服务器验证其有效性。常见场景为OAuth 2.0协议,涉及客户端注册、用户授权、获取授权码和换取accessToken。示例代码展示了使用Apache HttpClient库模拟OAuth 2.0获取accessToken的过程。
|
10天前
|
Java 开发工具
课时6:Java编程起步
课时6:Java编程起步,主讲人李兴华。课程摘要:介绍Java编程的第一个程序“Hello World”,讲解如何使用记事本或EditPlus编写、保存和编译Java源代码(*.java文件),并解释类定义、主方法(public static void main)及屏幕打印(System.out.println)。强调类名与文件名一致的重要性,以及Java程序的编译和执行过程。通过实例演示,帮助初学者掌握Java编程的基本步骤和常见问题。
|
Java Android开发
【Java 虚拟机原理】Java 引用类型 ( 强引用 | 软引用 | 弱引用 | 虚引用 | 静态变量 )
【Java 虚拟机原理】Java 引用类型 ( 强引用 | 软引用 | 弱引用 | 虚引用 | 静态变量 )
166 0
|
16天前
|
存储 监控 Java
【Java并发】【线程池】带你从0-1入门线程池
欢迎来到我的技术博客!我是一名热爱编程的开发者,梦想是编写高端CRUD应用。2025年我正在沉淀中,博客更新速度加快,期待与你一起成长。 线程池是一种复用线程资源的机制,通过预先创建一定数量的线程并管理其生命周期,避免频繁创建/销毁线程带来的性能开销。它解决了线程创建成本高、资源耗尽风险、响应速度慢和任务执行缺乏管理等问题。
142 60
【Java并发】【线程池】带你从0-1入门线程池
|
5天前
|
存储 网络协议 安全
Java网络编程,多线程,IO流综合小项目一一ChatBoxes
**项目介绍**:本项目实现了一个基于TCP协议的C/S架构控制台聊天室,支持局域网内多客户端同时聊天。用户需注册并登录,用户名唯一,密码格式为字母开头加纯数字。登录后可实时聊天,服务端负责验证用户信息并转发消息。 **项目亮点**: - **C/S架构**:客户端与服务端通过TCP连接通信。 - **多线程**:采用多线程处理多个客户端的并发请求,确保实时交互。 - **IO流**:使用BufferedReader和BufferedWriter进行数据传输,确保高效稳定的通信。 - **线程安全**:通过同步代码块和锁机制保证共享数据的安全性。
55 23