写在开头

今天在牛客上看到了一个帖子,一个网友吐槽美团一面上来就让手撕同步器,没整出来,结果面试直接凉凉。

就此联想到一周前写的一篇关于AQS知识点解析的博文,当时也曾埋下伏笔说后面会根据AQS的原理实现一个自定义的同步器,那今天就来把这个坑给填上哈。

常用的AQS架构同步器类

自定义同步器实现步骤

在上一篇文章中我们就已经提过了AQS是基于 模版方法模式 的,我们基于此的自定义同步器设计一般需要如下两步:

1. 使用者继承 AbstractQueuedSynchronizer 并重写指定的方法;

2. 将 AQS 组合在自定义同步组件的实现中,并调用其模板方法,而这些模板方法会调用使用者重写的方法。

在模版方法模式下,有个很重要的东西,那就是“钩子方法”,这是一种抽象类中的方法,一般使用 protected 关键字修饰,可以给与默认实现,空方法居多,其内容逻辑由子类实现,为什么不适用抽象方法呢?因为,抽象方法需要子类全部实现,增加大量代码冗余!

Ok,有了这层理论知识,我们去看看Java中根据AQS实现的同步工具类有哪些吧

Semaphore(信号量)

在前面我们讲过的synchronized 和 ReentrantLock 都是一次只允许一个线程访问某个资源,而Semaphore(信号量)可以用来控制同时访问特定资源的线程数量,它并不能保证线程安全。

我们下面来看一个关于Semaphore的使用示例:

【代码示例1】

public class Test {
private final Semaphore semaphore; /**
* 构造方法初始化信号量
* @param limit
*/
public Test(int limit) {
this.semaphore = new Semaphore(limit);
} public void useResource() {
try {
semaphore.acquire();
// 使用资源
System.out.println("资源use:" + Thread.currentThread().getName());
Thread.sleep(1000); // 模拟资源使用时间
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
semaphore.release();
System.out.println("资源release:" + Thread.currentThread().getName());
}
} public static void main(String[] args) {
// 限制3个线程同时访问资源
Test pool = new Test(3); for (int i = 0; i < 4; i++) {
new Thread(pool::useResource).start();
}
}
}

输出:

资源use:Thread-1
资源use:Thread-0
资源use:Thread-2
资源release:Thread-0
资源release:Thread-1
资源release:Thread-2
资源use:Thread-3
资源release:Thread-3

由此结果可看出,我们成功的将同时访问共享资源的线程数限制在了不超过3个的级别,这里面涉及到了Semaphore的两个主要方法:acquire()和release()

① acquire():获取许可

跟进这个方法后,我们会发现其内部调用了AQS的一个final 方法acquireSharedInterruptibly(),这个方法中又调用了tryAcquireShared(arg)放,作为AQS中的钩子方法,这个方法的实现在Semaphore的两个静态内部类 FairSync(公平模式)NonfairSync(非公平模式) 中。

② release():释放许可

同样跟入这个方法,里面用了AQS的releaseShared(),而在这个方法内也毫无疑问的用了tryReleaseShared(int arg)这个钩子方法,原理同上,不再冗释。

【补充】

此外,在Semaphore中还有一个Sync的内部类,提供nonfairTryAcquireShared()自旋获取资源,以及tryReleaseShared(int releases),共享方式尝试释放资源。

除了Semaphore(信号量)外,基于AQS实现的还有CountDownLatch (倒计时器)、CyclicBarrier(循环栅栏),本来想在一篇文章中讲完的,但感觉篇幅上会非常长,遂放弃,后面分篇学习吧。

手写一个同步器!

好了,有了上面的一系列学习,我们现在来手撕一个自定义的同步器吧,原理都一样滴,开始前,先贴上AQS中的几个钩子方法,防止待会忘记,哈哈!

【钩子方法】

//独占方式。尝试获取资源,成功则返回true,失败则返回false。
protected boolean tryAcquire(int)
//独占方式。尝试释放资源,成功则返回true,失败则返回false。
protected boolean tryRelease(int)
//共享方式。尝试获取资源。负数表示失败;0表示成功,但没有剩余可用资源;正数表示成功,且有剩余资源。
protected int tryAcquireShared(int)
//共享方式。尝试释放资源,成功则返回true,失败则返回false。
protected boolean tryReleaseShared(int)
//该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它。
protected boolean isHeldExclusively()

写一个基于AQS的互斥锁,统一时刻只允许一个线程获取资源。

步骤一:

首先,我们在第一步,我们定义一个互斥锁类OnlySyncByAQS,在类中我们同样写一个静态内部类去继承AbstractQueuedSynchronizer,在内部类中,我们重写AQS的tryAcquire方法,独占方式,尝试获取资源;重写tryRelease()尝试释放资源,这俩为主要方法!

然后我们再进一步封装成lock()与unlock()的上锁与解锁方法,并在里面通过模版方法模式,去调用AQS中的acquire()和release(),从而去调到我们对模版方法的实现。

【代码示例2】

public class OnlySyncByAQS {

    private final Sync sync = new Sync();

    /**
* 获取许可,给资源上锁
*/
public void lock() {
sync.acquire(1);
} /**
* 释放许可,解锁
*/
public void unlock() {
sync.release(1);
} /**
* 判断是否独占
* @return
*/
public boolean isLocked() {
return sync.isHeldExclusively();
} /**
* 静态内部类,继承AQS,重写钩子方法
*/
private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { /**
* 重写AQS的tryAcquire方法,独占方式,尝试获取资源。
*/
@Override
protected boolean tryAcquire(int arg) {
//CAS 尝试更改状态
if (compareAndSetState(0, 1)) {
//独占模式下,设置锁的持有者为当前线程,来自于AOS
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获取锁成功");
return true;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获取锁失败");
return false;
} /**
* 独占方式。尝试释放资源,成功则返回true,失败则返回false。
* @param arg
* @return
*/
@Override
protected boolean tryRelease(int arg) {
if (getState() == 0) {
throw new IllegalMonitorStateException();
}
//置空锁的持有者
setExclusiveOwnerThread(null);
//改状态为0,未锁定状态
setState(0);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"释放锁成功!");
return true;
} /**
* 判断该线程是否正在独占资源,返回state=1
* @return
*/
@Override
protected boolean isHeldExclusively() {
return getState() == 1;
}
} }

步骤二:

第二步,我们写一个测试类去调用这个自定义的互斥锁。

【代码示例2】

public class Test {

    private OnlySyncByAQS onlySyncByAQS = new OnlySyncByAQS();

    public void use(){
onlySyncByAQS.lock();
try {
//休眠1秒获取使用共享资源
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
onlySyncByAQS.unlock();
}
} public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Test test = new Test();
//多线程竞争资源,每次仅一个线程拿到锁
for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread(()->{
test.use();
}).start();
}
}
}

输出:

Thread-0获取锁成功
Thread-1获取锁失败
Thread-2获取锁失败
Thread-1获取锁失败
Thread-1获取锁失败
Thread-0释放锁成功!
Thread-1获取锁成功
Thread-1释放锁成功!
Thread-2获取锁成功
Thread-2释放锁成功!

由输出结果可以看出作为互斥锁,每次仅一个线程可以获取到锁资源,其他线程会不断尝试获取并失败,直至该线程释放锁资源!

结尾彩蛋

如果本篇博客对您有一定的帮助,大家记得留言+点赞+收藏呀。原创不易,转载请联系Build哥!

如果您想与Build哥的关系更近一步,还可以关注“JavaBuild888”,在这里除了看到《Java成长计划》系列博文,还有提升工作效率的小笔记、读书心得、大厂面经、人生感悟等等,欢迎您的加入!

美团一面,面试官让介绍AQS原理并手写一个同步器,直接凉了的更多相关文章

  1. 手写webpack核心原理,再也不怕面试官问我webpack原理

    手写webpack核心原理 目录 手写webpack核心原理 一.核心打包原理 1.1 打包的主要流程如下 1.2 具体细节 二.基本准备工作 三.获取模块内容 四.分析模块 五.收集依赖 六.ES6 ...

  2. 手写一个线程池,带你学习ThreadPoolExecutor线程池实现原理

    摘要:从手写线程池开始,逐步的分析这些代码在Java的线程池中是如何实现的. 本文分享自华为云社区<手写线程池,对照学习ThreadPoolExecutor线程池实现原理!>,作者:小傅哥 ...

  3. webview的简单介绍和手写一个H5套壳的webview

    1.webview是什么?作用是什么?和浏览器有什么关系? Webview 是一个基于webkit引擎,可以解析DOM 元素,展示html页面的控件,它和浏览器展示页面的原理是相同的,所以可以把它当做 ...

  4. 面试官:介绍一下 Redis 三种集群模式

    小码今天去面试. 面试官:给我介绍一下Redis集群, 小码:啊,平时开发用的都是单机Redis,没怎么用过集群了. 面试官:好的,出门右转不谢. 小码内心困惑:在小公司业务量也不大,单机的 Redi ...

  5. 我是面试官--"自我介绍"

    工作10余年,经历过很多次面试,也面试了N多人.这些年来,已经有好些位朋友(或同事)与我聊起相关话题,涉及面试,更关乎职业生涯规划.感触颇多,就借助自媒体的浪潮,与更多的程序员一起共谈面试经历,希望可 ...

  6. (二)springMvc原理和手写springMvc框架

    我们从两个方面了解springmvc执行原理,首先我们去熟悉springmvc执行的过程,然后知道原理后通过手写springmvc去深入了解代码中执行过程. (一)SpringMVC流程图 (二)Sp ...

  7. Spring事务原理分析--手写Spring事务

    一.基本概念和原理 1.Spring事务 基于AOP环绕通知和异常通知的 2.Spring事务分为编程式事务.声明事务.编程事务包括注解方式和扫包方式(xml) Spring事务底层使用编程事务(自己 ...

  8. 前端与编译原理——用JS写一个JS解释器

    说起编译原理,印象往往只停留在本科时那些枯燥的课程和晦涩的概念.作为前端开发者,编译原理似乎离我们很远,对它的理解很可能仅仅局限于"抽象语法树(AST)".但这仅仅是个开头而已.编 ...

  9. 手写一个Redux,深入理解其原理

    Redux可是一个大名鼎鼎的库,很多地方都在用,我也用了几年了,今天这篇文章就是自己来实现一个Redux,以便于深入理解他的原理.我们还是老套路,从基本的用法入手,然后自己实现一个Redux来替代源码 ...

  10. 面试题目:手写一个LRU算法实现

    一.常见的内存淘汰算法 FIFO  先进先出 在这种淘汰算法中,先进⼊缓存的会先被淘汰 命中率很低 LRU Least recently used,最近最少使⽤get 根据数据的历史访问记录来进⾏淘汰 ...

随机推荐

  1. Program type already present: com.xxx

    该错误是由于工程中存在着相同的类导致(包名与类名都相同),有可能是不同的依赖中有着相同的类,全局搜索该类便可得知

  2. 17. Class字节码指令解析

    ## 1. 概述 官方文档:https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html Java 字节码对于虚拟机,就好像汇编语言对于 ...

  3. Java 类的成员之四: 代码块(或初始化块)

    1 package com.bytezreo.block; 2 3 /** 4 * 5 * @Description 类的成员之四: 代码块(或初始化块) 6 * @author Bytezero·z ...

  4. VC+MFC button获取+list复制+获取+页面转换+登录与数据库账户,密码进行对比 +基础知识

    1 // DlgExec.cpp : 实现文件 2 // 3 4 #include "stdafx.h" 5 #include "Self.h" 6 #incl ...

  5. 出海业务如何搭建国内也能快速访问的https网站与接口(无需备案)

    背景信息 由于最近在搭建我的出海网站 https://www.idatariver.com/zh-cn , 感兴趣的可以看看. 其中一个环节便是给后端API接口加上ssl,毕竟http看着不如http ...

  6. Python面向对象之派生和组合

    [一]什么是派生 派生是指,子类继承父类,派生出自己的属性与方法,并且重用父类的属性与方法 [二]派生的方法 子类可以派生出自己新的属性,在进行属性查找时,子类中的属性名会优先于父类被查找 例如每个老 ...

  7. 解决linux平台无法使用getch()的问题

    参考https://www.cnblogs.com/jiangxinnju/p/5516906.html#:~:text=%E5%8F%A6%E5%A4%96%E5%A4%A7%E5%AE%B6%E5 ...

  8. Linux int型转换为char*型几种方法总结

    一 前记 这种转换,windows下最常用就是atoi()函数.可惜的是,在Linux中没有itoa()函数,只有atoi()   这点很有趣,居然不对称. 所以在Linux中实现从整型到char*的 ...

  9. 三维模型3DTile格式轻量化的跨平台兼容性问题分析

    三维模型3DTile格式轻量化的跨平台兼容性问题分析 三维模型3DTile格式是一种开放的.高效的和互操作的空间信息数据格式.然而,它作为一种新兴的技术,其在轻量化与跨平台兼容性方面存在着一些问题. ...

  10. 从时间复杂度的角度出发,list和vector之间查找,插入,删除等数据操作的区别

    list和vector是STL(标准模板库)中常用的两种序列容器,它们各自在不同类型的操作上有着不同的优势.下面是list和vector在不同操作上的擅长之处: list的擅长操作 插入和删除操作:l ...