同步類的基礎AbstractQueuedSynchronizer(AQS)

我們之前介紹了很多同步類，比如ReentrantLock,Semaphore, CountDownLatch, ReentrantReadWriteLock,FutureTask等。

AQS封裝了實現同步器時設計的大量細節問題。他提供了FIFO的wait queues并且提供了一個int型的state表示當前的狀態。

根據JDK的說明，并不推薦我們直接使用AQS，我們通常需要構建一個內部類來繼承AQS并按照需要重寫下面幾個方法：

• tryAcquire
• tryRelease
• tryAcquireShared
• tryReleaseShared
• isHeldExclusively

在這些方法中，我們需要調用getState, setState 或者 compareAndSetState這三種方法來改變state值。

上面的方法提到了兩種操作，獨占操作（如：ReentrantLock）和共享操作(如：Semaphore,CountdownLatch)。

兩種的區別在于同一時刻能否有多個線程同時獲取到同步狀態。

比如我們運行同時多個線程去讀，但是通知只允許一個線程去寫，那么這里的讀鎖就是共享操作，而寫鎖就是獨占操作。

在基于QAS構建的同步類中，最基本的操作就是獲取操作和釋放操作。而這個state就表示的是這些獲取和釋放操作所依賴的值。

State是一個int值，你可以使用它來表示任何狀態，比如ReentrantLock用它來表示所有者線程重復獲取該鎖的次數。Semaphore用它來表示剩余的許可量，而FutureTask用它來表示任務的狀態（開始，運行，完成或者取消）。當然你還可以自定義額外的狀態變量來表示其他的信息。

下的偽代碼表示的是AQS中獲取和釋放操作的形式：

Acquire:while (!tryAcquire(arg)) {enqueue thread if it is not already queued;possibly block current thread;}Release:if (tryRelease(arg))unblock the first queued thread;

獲取操作，首先判斷當前狀態是否允許獲取操作，如果如果不允許，則將當前的線程入Queue，并且有可能阻塞當前線程。

釋放操作，則先判斷是否運行釋放操作，如果允許，則解除queue中的thread，并運行。

我們看一個具體的實現：

public class AQSUsage {private final Sync sync= new Sync();private class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer{protected int tryAcquireShared(int ignored){return (getState() ==1 )? 1: -1;}protected boolean tryReleaseShared(int ignored){setState(1);return true;}}public void release() {sync.releaseShared(0);}public void acquire() throws InterruptedException {sync.acquireSharedInterruptibly(0);} }

上面的例子中，我們定義了一個內部類Sync，在這個類中我們實現了tryAcquireShared和tryReleaseShared兩個方法，在這兩個方法中我們判斷并設置了state的值。

sync.releaseShared和sync.acquireSharedInterruptibly會分別調用tryAcquireShared和tryReleaseShared方法。

前面我們也提到了很多同步類都是使用AQS來實現的，我們可以再看看其他標準同步類中tryAcquire的實現。

首先看下ReentrantLock:

final boolean tryAcquire(int acquires) {final Thread current = Thread.currentThread();int c = getState();if (c == 0) {if (compareAndSetState(0, acquires)) {setExclusiveOwnerThread(current);return true;}}else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {int nextc = c + acquires;if (nextc < 0) // overflowthrow new Error("Maximum lock count exceeded");setState(nextc);return true;}return false;}

ReentrantLock只支持獨占鎖。所以它需要實現tryAcquire方法。除此之外它還維護了一個owner變量來保存當前所有者線程的標志符，從而來實現可重入鎖。

我們再看下Semaphore和CountDownLatch的實現，因為他們是共享操作，所以需要實現tryAcqureShared方法：

final int tryAcquireShared(int acquires) {for (;;) {int available = getState();int remaining = available - acquires;if (remaining < 0 ||compareAndSetState(available, remaining))return remaining;}}

本文的例子請參考https://github.com/ddean2009/learn-java-concurrency/tree/master/AQS

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的同步类的基础AbstractQueuedSynchronizer(AQS)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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