AbstractQueuedSynchronizer概述
AbstractQueuedSynchronizer 是一个用于在竞争资源(如多线程)时使用的同步器,它内部使用了一个int
类型的字段status
表示需要同步的资源状态, 并基于一个先进先出(FIFO)的等待队列,队列中的每个节点表示要获取资源的线程
工作流程
同步器主要是用于控制资源的获取以及释放,它可以用于独占模式和共享模式,这里我们以独占模式为例
在获取和释放资源时,我们需要实现自己的尝试获取和尝试释放的方法,利用
status
字段来控制成功与否
获取资源
// 在独占模式下尝试获取资源
protected boolean tryAcquire(int arg) {
// 尝试获取资源与释放资源都是依靠 status 来实现具体的逻辑
// 可以基于 status 与 arg 字段来实现此方法 (我们可以赋予status任何意义来实现逻辑)
}
获取资源的源码如下(独占模式)
首先尝试获取资源,如果成功直接返回,进行后续流程
失败则创建一个新节点,将其添加到链表尾部(如果链表为空,则先创建一个空的表头再添加)
之后判断当前节点前一个节点是不是头结点,如果是则再次尝试获取资源,成功则将当前节点置为头节点,进行获取资源后的流程
如果当前节点前一个节点不是头结点,那么将当前节点中的线程阻塞(阻塞前务必将其前一节点状态改为signal),等待被唤醒
唤醒后跳转到第3步
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
释放资源
// 在独占模式下尝试释放资源
protected boolean tryRelease(int arg) {
// 尝试获取资源与释放资源都是依靠 status 来实现具体的逻辑
// 可以基于 status 与 arg 字段来实现此方法 (我们可以赋予status任何意义来实现逻辑)
}
释放资源的源码如下(独占模式) 1.首先尝试释放资源 2.成功后判断,如果头结点不为null,同时其状态不是初始0值(需要有后继节点更改其状态),那么将当前节点状态置为0,同时唤醒下一节点中线程
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
共享模式与独占模式基本相同
区别主要在于此方法,当线程被唤醒后获取资源,如果成功且返回值>0,则会继续唤醒后续线程 返回负数:失败 返回0:成功,但是其他线程无法再获取资源 返回正数:成功,其他线程可能继续获取资源(需要尝试后知道)
protected int tryAcquireShared(int arg) {
// todo
}
下面举一个《Java并发编程实战》中的二元闭锁例子来说明AQS的使用
/**
* 使用 AQS 实现的二元闭锁(所有线程都会阻塞,直到状态改变被唤醒,此时所有线程都得到执行)
* status表是开关状态,=0时关闭,=1时开启
*/
public class OneShotLatch {
private final Sync sync = new Sync();
public void signal() {
sync.releaseShared(0);
}
public void await() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(0);
}
private class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
/**
* 如果闭锁是开的 (state==1),那么这个操作成功,否则失败阻塞
* @param ignored
* @return
*/
@Override
protected int tryAcquireShared(int ignored) {
return (getState() == 1) ? 1: -1;
}
/**
* 打开status状态开关,放开所有线程
* @param ignored
* @return
*/
@Override
protected boolean tryReleaseShared(int ignored) {
setState(1);
return true;
}
}
// 测试方法
public static void main(String[] args) throws Exception {
OneShotLatch oneShotLatch = new OneShotLatch();
for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread(() -> {
try {
oneShotLatch.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("completed");
}).start();
}
// 2S后唤醒
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
oneShotLatch.signal();
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
System.out.println("end");
}
}
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