【Beautiful JUC Part.10】AQS 并发灵魂人物
【Beautiful JUC Part.10】AQS 并发灵魂人物
一、为什么需要AQS？
二、Semaphore和AQS的关系
CountDownLatch和ReentrantLock也是一样的。
三、AQS的认识
1、AQS的比喻
比喻：群面、单面
安排就坐、叫号、先来后到等HR的工作就是AQS做的工作
面试官不会去关心两个面试者是不是号码相同冲突了，也不想去管面试者需要一个地方坐着休息，这些都交给HR去做
比如：
Semaphore：一个人面试完了以后，后一个人才能进来继续面试
CountDownLatch：群面，等待10人到齐
Semaphore、CountDownLatch这些同步工具类，要做的就只是写下自己的“要人”规则。比如是“出一个，进一个”，或者说“凑齐10人，一起面试”。
剩下的招呼面试者的在那个活累活交给AQS来做
2、如果没有AQS
就需要每个协作工具自己实现：
- 同步状态的原子性管理
- 线程的阻塞与解除阻塞
- 队列的管理
在并发的场景下，自己正确且高效实现这些内容，是相当有难度的，所以我们用AQS来帮我们把这些脏活累活都搞定，我们只关注业务逻辑就够了。
3、AQS的作用
AQS是一个用于构建锁、同步器、协作工具类的工具类（框架）。有了AQS以后，更多的协作工具类都可以很方便得被写出来
一句话总结：有了AQS，构建线程协作类就容易多了。
4、AQS的重要性、地位
AbstractQueuedSynchronizer是Doug Lea写的，从JDK1.5加入的一个基于FIFO等待队列实现的一个用于实现同步器的基础框架，我们用IDE看AQS的实现类，可以发现实现类有以下这些。
四、AQS深入分析
1、AQS内部组成分析
AQS最核心的三大部分：
- state：状态
- 控制线程抢锁和配合的FIFO队列
- 期望协作工具类去实现的获取/释放等重要方法
①state状态
在ReentrantLock中：
-
state用来表示“锁”的占有情况，包括可重入计数
-
当state的值为0的时候，标识改Lock不被任何线程所占有
②控制线程抢锁和配合的FIFO队列
这个队列用来存放“等待的线程”，AQS就是“排队管理器”，当多个线程争用同一把锁时，必须有排队机制将那些没能拿到锁的线程串在一起，当锁释放时，锁管理器就会挑选一个合适的线程来占有这个刚刚释放的锁。
AQS会维护一个等待的线程队列，把线程都放到这个队列里，这是一个双向链表的形式
head是已经拿到锁的线程
③期望协作工具类去实现的方法
这里的获取和释放方法，是利用AQS的协作工具类里最重要的方法，是由协作类自己去实现的，并且含义各不相同。
获取方法
依赖state变量，经常会阻塞（比如获取不到锁的时候）
在Semaphore中，获取就是acquire方法，作用是获取一个许可证
而在CountDownLatch里面，获取就是await方法，作用是“等待，直到倒数结束”
释放方法
释放操作不会阻塞
在Semaphore中，释放就是release方法，作用是释放一个许可证
CountDownLatch里面，获取就是countDown方法，作用是“倒数1个数”
需要重写tryAcquire和tryRelease等方法
比如CountDownLatch
2、AQS应用实例、源码解析
①AQS用法
②CountDownLatch源码分析
内部类Sync继承AQS
构造方法
getCount()方法
await()方法
进行等待，直到倒数结束
调用的是AQS的方法
重要的是下面的if，如果tryAcquireShared(aag) < 0那么就入队。如果不小于0，就不需要等待了。
在CountDownLatch里面，实现了tryAcquireShared这个方法
如果剩余倒数的为0了，说明可以放行了，返回1，直接放行。如果state不等于0，返回-1，就会调用doAcquireSharedInterruptibly()方法让线程阻塞，把线程放到阻塞队列中。
countDown()方法
releaseSharea()是AQS实现的
这里调用的tryReleaseSharead()方法，是CountDownLatch自己实现的
用for循环做CAS的自旋操作，如果为0了，就不用释放。一旦这个方法返回true就会调用doReleaseShared()方法
总结
③Semaphore中的AQS
五、利用AQS实现一个自己的Latch门闩
一次释放，所有人都出发，一次性门闩。
import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
/**
* 描述：自己用AQS实现一个简单的线程协作器
*/
public class OneShotLatch {
private final Sync sync = new Sync();
public void signal() {
sync.releaseShared(0);
}
public void await() {
sync.acquireShared(0);
}
private class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
@Override
protected int tryAcquireShared(int arg) {
return (getState() == 1) ? 1 : -1;
}
@Override
protected boolean tryReleaseShared(int arg) {
setState(1);
return true;
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
OneShotLatch oneShotLatch = new OneShotLatch();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "尝试获取latch,获取失败那就等待");
oneShotLatch.await();
System.out.println("开闸放行" +Thread.currentThread().getName()+ "继续运行");
}
}).start();
Thread.sleep(5000);
oneShotLatch.signal();
}
}
}
