AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是Java并發(fā)包（java.util.concurrent）中的一個(gè)核心組件，是構(gòu)建鎖和其他同步器的基礎(chǔ)框架。

以下是對(duì)AQS的詳細(xì)理解：

一、AQS的基本概念

AQS，全稱(chēng)為AbstractQueuedSynchronizer，是一個(gè)抽象的隊(duì)列式同步器。

它定義了一套多線程訪問(wèn)共享資源的同步器框架，為Java并發(fā)同步組件提供統(tǒng)一的底層支持。

AQS是一個(gè)為各個(gè)同步組件提供基本框架的抽象類(lèi)，其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了同步狀態(tài)的管理和線程的排隊(duì)機(jī)制。

二、AQS的核心組件

1. 同步狀態(tài)：AQS使用一個(gè)int類(lèi)型的成員變量來(lái)表示同步狀態(tài)。這個(gè)狀態(tài)變量是線程共享的資源，通過(guò)內(nèi)置的FIFO隊(duì)列（先進(jìn)先出隊(duì)列）來(lái)完成獲取資源線程的排隊(duì)工作。
2. FIFO隊(duì)列：AQS的底層實(shí)現(xiàn)是一個(gè)雙向鏈表，用于管理等待獲取同步狀態(tài)的線程。當(dāng)線程無(wú)法獲取同步狀態(tài)時(shí)，會(huì)被加入到這個(gè)隊(duì)列中等待。
3. CLH隊(duì)列鎖：AQS使用CLH隊(duì)列鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)線程的阻塞等待和喚醒機(jī)制。CLH是一個(gè)虛擬的雙向隊(duì)列，即不存在隊(duì)列實(shí)例，僅存在節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

三、AQS的工作原理

1. 獲取同步狀態(tài)：當(dāng)線程嘗試獲取同步狀態(tài)時(shí)，會(huì)調(diào)用AQS的tryAcquire方法（對(duì)于獨(dú)占模式）或tryAcquireShared方法（對(duì)于共享模式）。如果成功獲取到同步狀態(tài)，則返回true；否則，線程會(huì)被加入到等待隊(duì)列中。
2. 釋放同步狀態(tài)：當(dāng)線程釋放同步狀態(tài)時(shí)，會(huì)調(diào)用AQS的tryRelease方法（對(duì)于獨(dú)占模式）或tryReleaseShared方法（對(duì)于共享模式）。這些方法會(huì)修改同步狀態(tài)的值，并可能喚醒等待隊(duì)列中的線程。
3. 線程排隊(duì)與喚醒：等待獲取同步狀態(tài)的線程會(huì)被加入到FIFO隊(duì)列中，并按照隊(duì)列的順序等待。當(dāng)某個(gè)線程釋放同步狀態(tài)時(shí)，會(huì)喚醒隊(duì)列中的下一個(gè)線程來(lái)嘗試獲取同步狀態(tài)。

四、AQS的資源共享方式

AQS支持兩種資源共享方式：獨(dú)占（Exclusive）和共享（Share）。

1. 獨(dú)占：只有一個(gè)線程能執(zhí)行，如ReentrantLock。獨(dú)占鎖又可分為公平鎖和非公平鎖。公平鎖按照線程在隊(duì)列中的排隊(duì)順序來(lái)獲取鎖，非公平鎖則允許線程無(wú)視隊(duì)列順序直接去搶鎖。
2. 共享：多個(gè)線程可同時(shí)執(zhí)行，如Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier等。共享鎖允許多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)共享資源。

五、AQS的應(yīng)用場(chǎng)景

AQS廣泛應(yīng)用于Java并發(fā)編程中，是實(shí)現(xiàn)各種同步機(jī)制的基礎(chǔ)。

例如，ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch等同步器都是基于AQS實(shí)現(xiàn)的。

通過(guò)擴(kuò)展AQS，開(kāi)發(fā)者可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的同步器，以滿足不同的并發(fā)編程需求。

六、AQS的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1. 提供了統(tǒng)一的同步器框架，簡(jiǎn)化了同步器的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。
2. 使用了FIFO隊(duì)列來(lái)管理等待線程，保證了線程的公平性。
3. 提供了靈活的資源共享方式，支持獨(dú)占和共享兩種模式。

缺點(diǎn)：

1. AQS是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的框架，需要開(kāi)發(fā)者對(duì)其內(nèi)部機(jī)制有一定的了解才能正確使用。
2. 在某些情況下，AQS的性能可能不如一些定制的同步器。

七、AQS示例

import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

// 自定義鎖類(lèi)
class MyLock implements Lock {
    // 靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)，繼承AQS
    private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        // 是否處于獨(dú)占模式
        protected boolean isHeldExclusively() {
            return getState() == 1;
        }

        // 嘗試獲取鎖，當(dāng)狀態(tài)為0時(shí)獲取鎖成功
        public boolean tryAcquire(int acquires) {
            assert acquires == 1; // 只允許獲取1個(gè)單位的鎖
            if (compareAndSetState(0, 1)) {
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
                return true;
            }
            return false;
        }

        // 嘗試釋放鎖，將狀態(tài)設(shè)置為0
        protected boolean tryRelease(int releases) {
            assert releases == 1; // 只允許釋放1個(gè)單位的鎖
            if (getState() == 0) throw new IllegalMonitorStateException();
            setExclusiveOwnerThread(null);
            setState(0);
            return true;
        }

        // 提供條件變量
        Condition newCondition() { return new ConditionObject(); }
    }

    // 將操作代理到Sync上
    private final Sync sync = new Sync();

    // 實(shí)現(xiàn)Lock接口的方法
    @Override
    public void lock() {
        sync.acquire(1);
    }

    @Override
    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
        sync.acquireInterruptibly(1);
    }

    @Override
    public boolean tryLock() {
        return sync.tryAcquire(1);
    }

    @Override
    public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        return sync.tryAcquireNanos(unit.toNanos(time));
    }

    @Override
    public void unlock() {
        sync.release(1);
    }

    @Override
    public Condition newCondition() {
        return sync.newCondition();
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyLock lock = new MyLock();

        Runnable task = () -> {
            lock.lock();
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 獲取鎖");
                // 模擬任務(wù)執(zhí)行
                LockSupport.parkNanos(TimeUnit.SECONDS.toNanos(1));
            } finally {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 釋放鎖");
                lock.unlock();
            }
        };

        Thread t1 = new Thread(task, "Thread-1");
        Thread t2 = new Thread(task, "Thread-2");

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

MyLock類(lèi)：

• 實(shí)現(xiàn)Lock接口，內(nèi)部包含一個(gè)靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)Sync，該內(nèi)部類(lèi)繼承自AbstractQueuedSynchronizer。

Sync類(lèi)：

• isHeldExclusively：判斷當(dāng)前線程是否持有鎖。
• tryAcquire：嘗試獲取鎖，如果當(dāng)前狀態(tài)為0（表示鎖未被持有），則通過(guò)compareAndSetState方法將狀態(tài)設(shè)置為1，并設(shè)置當(dāng)前線程為獨(dú)占線程。
• tryRelease：嘗試釋放鎖，將狀態(tài)設(shè)置為0，并清除獨(dú)占線程。
• newCondition：創(chuàng)建一個(gè)條件變量。

MyLock方法：

• 將Lock接口的方法代理到Sync對(duì)象上。

main方法：

• 創(chuàng)建兩個(gè)線程，每個(gè)線程嘗試獲取和釋放鎖，模擬任務(wù)執(zhí)行。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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