揭秘Java并发编程的核心利器：AQS，一文让你彻底搞懂

Java开发者必备：驾驭并发编程的利器——AQS

AQS 的核心思想

并发编程中，控制多线程访问共享资源至关重要。AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是 Java 并发编程的核心利器，它的核心思想就是使用一个队列来管理等待获取锁的线程。当一个线程获取锁后，其他线程就必须乖乖排队等待。等到锁释放后，队列中的第一个线程就可以上场了。

AQS 的基本架构

AQS 主要由以下组件构成：

• state ：表示锁的状态，如未锁、已锁或等待。
• head ：指向等待队列头部节点的指针。
• tail ：指向等待队列尾部节点的指针。
• waiter ：等待队列中的节点，每个节点代表一个等待获取锁的线程。

AQS 的实现方法

AQS 提供了多种获取锁的方式，包括：

• acquire ：独占方式获取锁。
• acquireShared ：共享方式获取锁。
• release ：释放锁。
• tryAcquire ：尝试获取锁，如果锁不可用则立即返回。
• tryAcquireShared ：尝试以共享方式获取锁，如果锁不可用则立即返回。

AQS 中的重要源码方法

AQS 中提供了许多有用的源码方法，比如：

• lock ：独占方式获取锁。
• unlock ：释放锁。
• hasQueuedThread ：判断是否存在等待获取锁的线程。
• hasQueuedThreads ：判断是否存在等待获取锁的线程，包括共享方式获取锁的线程。
• getQueueLength ：获取等待队列的长度。
• getWaitQueueLength ：获取等待队列中等待获取锁的线程的数量。
• getQueuedThreads ：获取等待队列中的所有线程。

自定义同步锁的加锁流程

如果你想定制一个同步锁，可以按照以下步骤进行：

1. 定义一个继承自 AbstractQueuedSynchronizer 的类。
2. 实现 AbstractQueuedSynchronizer 中定义的抽象方法。
3. 在构造函数中初始化锁的状态。
4. 在 acquire 方法中获取锁。
5. 在 release 方法中释放锁。
6. 在 tryAcquire 方法中尝试获取锁。
7. 在 tryAcquireShared 方法中尝试以共享方式获取锁。

总结

AQS 是 Java 并发编程中的重磅选手，它提供了各种同步原语，包括锁、等待队列、公平锁、非公平锁、重入锁、读写锁等。掌握了 AQS，你就能轻松驾驭并发编程的复杂性，写出高性能、高可靠的并发程序。

常见问题解答

1. 什么是 AQS 中的等待队列？
   AQS 使用一个队列来管理等待获取锁的线程，当一个线程获取锁后，其他线程就必须排队等待。

2. 如何以独占方式获取 AQS 锁？
   可以使用 acquire 方法以独占方式获取 AQS 锁。

3. 如何以共享方式获取 AQS 锁？
   可以使用 acquireShared 方法以共享方式获取 AQS 锁。

4. 如何判断是否存在等待获取 AQS 锁的线程？
   可以使用 hasQueuedThread 方法判断是否存在等待获取 AQS 锁的线程。

5. 如何获取等待队列中等待获取 AQS 锁的线程数量？
   可以使用 getWaitQueueLength 方法获取等待队列中等待获取 AQS 锁的线程数量。

代码示例

import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;

class MyLock extends AbstractQueuedSynchronizer {

    @Override
    protected boolean tryAcquire(int arg) {
        // 尝试获取锁
        if (compareAndSetState(0, 1)) {
            setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            return true;
        }
        return false;
    }

    @Override
    protected boolean tryRelease(int arg) {
        // 释放锁
        if (getState() == 0) {
            throw new IllegalStateException();
        }
        setExclusiveOwnerThread(null);
        setState(0);
        return true;
    }

    public void lock() {
        // 独占方式获取锁
        acquire(1);
    }

    public void unlock() {
        // 释放锁
        release(1);
    }
}