Java AQS(AbstractQueuedSynchronizer)是Java并发编程中的一个重要组件,它为实现锁和相关同步器提供了底层的支持。AQS的基本原理和结构对于理解Java并发框架以及自定义同步器的实现非常重要。
AQS是通过一个FIFO双向队列(CLH队列)来管理获取锁的线程,其中的Node节点表示一个线程。AQS内部有一个state变量用来表示同步状态,通过对该变量的操作来实现对锁的控制。同时AQS提供了一系列方法来管理等待队列和实现线程的阻塞与唤醒,这些方法在实现各类同步器时非常有用。
在AQS的内部,通过一个volatile的int类型的state变量来表示同步状态,通过定义不同的获取和释放同步状态的方法来实现不同类型的同步器。这些方法包括acquire、release和tryAcquire等,可以根据应用场景的需要进行复写和扩展。在AQS内部实现的多个同步器,如ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore等,都是基于不同的获取和释放同步状态的方法来实现的。
AQS内部的等待队列采用了CLH(Craig, Landin, and Hagersten)队列算法,该算法通过一个虚拟的头节点来管理等待锁的线程。线程通过自旋的方式获取锁,即反复尝试获取锁,如果获取失败,则将自己的线程节点加入到等待队列中并进入阻塞状态。当锁的释放者释放锁时,AQS会通过LockSupport唤醒等待队列中的第一个线程。
通过AQS实现自定义同步器时,需要继承AQS类并实现其中的抽象方法。例如,要实现一个互斥锁,可以通过重写tryAcquire和tryRelease方法来控制状态的获取与释放。当状态为0时表示锁空闲,可以获取锁;当状态为1时表示锁已经被占用,需要等待。
总的来说,Java AQS的基本原理和结构为编写高效、可靠的并发代码提供了强大的支持。通过AQS,我们可以实现各种各样的同步器,从而满足不同业务场景下的并发需求。