java多线程：AQS（AbstractQueuedSynchronizer类）

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2024-02-20 12:16 14阅读 0赞

> AQS（AbstractQueuedSynchronizer类）是一个用来构建锁和同步器的框架，各种Lock包中的锁（常用的有ReentrantLock、ReadWriteLock），以及其他如Semaphore、CountDownLatch，甚至是早期的FutureTask等，都是基于AQS来构建。

1.AQS在内部定义了一个`volatile int state`变量，表示同步状态：当线程调用lock方法时，如果state=0，说明没有任何线程占有共享资源的锁，可以获得锁并将state=1；如果state=1，则说明有线程目前正在使用共享变量，其他线程必须加入同步队列进行等待。

2.AQS通过Node内部类构成的一个双向链表结构的同步队列，来完成线程获取锁的排队工作，当有线程获取锁失败后，就被添加到队列末尾。Node类是对要访问同步代码的线程的封装，包含了线程本身及其状态叫waitStatus（有五种不同取值，分别表示是否被阻塞，是否等待唤醒，是否已经被取消等），每个Node结点关联其prev结点和next结点，方便线程释放锁后快速唤醒下一个在等待的线程，是一个FIFO的过程。  
Node类有两个常量，SHARED和EXCLUSIVE，分别代表共享模式和独占模式。所谓共享模式是一个锁允许多条线程同时操作（信号量Semaphore就是基于AQS的共享模式实现的），独占模式是同一个时间段只能有一个线程对共享资源进行操作，多余的请求线程需要排队等待（如ReentranLock）。

3.AQS通过内部类ConditionObject构建等待队列（可有多个），当Condition调用wait()方法后，线程将会加入等待队列中，而当Condition调用signal()方法后，线程将从等待队列转移动同步队列中进行锁竞争。

4.AQS和Condition各自维护了不同的队列，在使用Lock和Condition的时候，其实就是两个队列的互相移动。

## AQS中的方法 ##

`AbstractQueuedSynchronizer`（AQS）是 Java 并发包中的一个抽象类，它提供了实现同步器的基础框架。AQS 是许多并发工具的基础，例如 ReentrantLock 和 Semaphore 等。

通俗来说，AQS 就像是一个管理者，它提供了一套规则和方法，帮助其他线程协调彼此的行为。AQS 通过维护一个双向链表来管理等待线程，这个链表被称为等待队列。当一个线程需要获取锁或者资源时，它会加入到等待队列中，等待被唤醒。

AQS 的核心是一个 state（状态）变量，它表示资源的状态。状态可以是任意的整数值，根据具体的使用场景，可以自定义不同的含义。例如，在 ReentrantLock 中，state 表示锁的持有数；而在 CountDownLatch 中，state 表示还需要等待的线程数。

AQS 主要提供了以下方法：

1.  `acquire(int arg)`：尝试获取资源，如果资源不可用，则将当前线程加入等待队列，直到资源可用。
2.  `release(int arg)`：释放资源，将状态还给 AQS，并尝试唤醒等待队列中的其他线程。
3.  `tryAcquire(int arg)`：尝试获取资源，成功返回 true，失败返回 false，不会阻塞线程。
4.  `tryRelease(int arg)`：尝试释放资源，成功返回 true，失败返回 false。
5.  `isHeldExclusively()`：判断当前线程是否独占持有资源。
6.  `getState()`：获取当前资源的状态。

通过继承 AQS 类，并实现其中的方法，可以创建自定义的同步器。子类需要重写 `tryAcquire()` 和 `tryRelease()` 方法，来定义获取和释放资源的逻辑。AQS 会负责管理线程的等待和唤醒，并提供了一些基础的同步操作。

总结起来，AQS 是一个提供同步机制的抽象类，它通过维护一个等待队列和状态变量来管理线程的等待和唤醒。通过继承 AQS 并实现相关方法，可以创建自定义的同步器，实现各种并发工具和锁。AQS 提供了一种灵活的方式来构建高效且可扩展的并发组件。