AQS --- 初窥门径

AQS这个词你可能耳熟能详了,但是面试问道,可能又说不出个所以然来。别急少年,我一次奇遇偶得一本失传已久的武林秘籍,学完你就能达到已臻化境的境界,秘籍目录如下:

  • 初窥门径
  • 渐入佳境
  • 融会贯通

我看你骨骼惊奇,有道灵光从天灵盖射出,确定不来学一下吗?

1. 是什么?

中文名字叫“抽象队列同步器”,英文名字叫“AbstractQueuedSynchronizer”。将这个名字拆开来理解,抽象,说明它的设计用到了模板设计模式,说明它把一些常用的方法抽象出来了,需要子类去继承;同步器,就是用来控制线程之前的同步的;那么队列是什么意思呢,说明它用队列来保存未抢到锁的线程。它是JUC包下的一个类,如下:

AQS

这里有三个类,分别是:

  • AbstractOwnableSynchronizer
  • AbstractQueuedLongSynchronizer
  • AbstractQueuedSynchronizer

我们说的AQS一般是指AbstractQueuedSynchronizer。知道了它是啥,那它到底是一个怎样的存在呢?在JUC中到底起着什么样的作用呢?

AQS它是用来构建锁或者其他同步器组件(CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore等)重量级基础框架以及整个JUC的基石。通过内置的FIFO队列来完成资源获取线程的排队工作,并通过一个int类型的变量来表示持有锁的状态。也就是,JUC中跟锁相关的那些东西,都需要一些通用的东西,然后把这些通用地抽象出来,就成了AQS。AQS呢就可以理解为一个队列加一个int类型的变量。队列用来保存需要抢占锁的那些资源,int类型的变量表示持有锁的状态。AQS中的队列是一个CLH(CLH是三个人名的缩写,这是一个单向链表)队列的变种,是虚拟双端队列。

2. 能干嘛?

上面说了它是整个JUC的基石,是构建锁和其他同步组件的基础框架。AQS怎么就和锁、同步器组件有关了?请看下面:

  • ReentrantLock:
public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {

    /**
     * Base of synchronization control for this lock. Subclassed
     * into fair and nonfair versions below. Uses AQS state to
     * represent the number of holds on the lock.
     */
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        private static final long serialVersionUID = -5179523762034025860L;
        ……
}
  • ReentrantReadWriteLock:
public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        ……

    /**
     * Synchronization implementation for ReentrantReadWriteLock.
     * Subclassed into fair and nonfair versions.
     */
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        private static final long serialVersionUID = 6317671515068378041L;
        ……
}
  • CountDownLatch :
public class CountDownLatch {
    /**
     * Synchronization control For CountDownLatch.
     * Uses AQS state to represent count.
     */
    private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
        ……
}
  • Semaphore:
public class Semaphore implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -3222578661600680210L;
    /** All mechanics via AbstractQueuedSynchronizer subclass */
    private final Sync sync;

    /**
     * Synchronization implementation for semaphore.  Uses AQS state
     * to represent permits. Subclassed into fair and nonfair
     * versions.
     */
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    ……
}

……

看到没,这些类的源码中,都有AbstractQueuedSynchronizer。所以,我们常用的那些锁、同步器,是面向使用者的,而AQS这个同步器,是面向实现者的,即我们常用的JUC中的那些锁、同步器,底层都是由AQS去实现的。AQS它统一并规范了锁的实现,屏蔽了同步状态的管理、线程的阻塞和唤醒等实现细节,使锁、同步器只需要对外暴露简单易用的API即可。

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