AQS(全称为AbstractQueuedSynchronizer),即抽象队列同步器,它维护了一个volatile int state(代表共享资源)和一个FIFO线程等待队列。
state的访问方式有:getState(); setState(); CompareAndState()
AQS定义两种资源共享方式:
Exclusive独享资源,只有一个线程能执行,如reentrantlock(重入锁)
Share共享资源,多个线程可同时执行,如Semaphore(信号量)/countdownlatch(闭锁)
AQS只是一个框架,定义了一个接口,具体资源的获取/释放方式交由自定义同步器去实现(通过state的get/set/CAS)。之所以没有定义成abstract,是因为独占模式下只用实现tryAcquire/tryRelease,而共享模式下只用实现tryAcquireShared/tryReleaseShared。如果都定义成abstract,那么每个模式也要去实现另一个模式下的接口。不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。自定义同步器在实现时只需要实现共享资源state的获取与释放方式即可,具体线程等待队列的维护,AQS已经在顶层实现好了。
自定义同步器主要实现方法:
1)isHeldExclusively():该线程是否正在读占资源。只有用到condition才需要去实现它。
2)tryAcquire(int):独占方式。尝试获取资源,成功则返回true,失败则返回false。
3)tryRelease(int):独占方式。尝试释放资源,成功则返回true,失败则返回false。
4)tryAcquireShared(int):共享方式。尝试获取资源,负数表示失败;0表示成功,但是没有剩余可用资源;整数表示成功,且有剩余资源。
5)tryReleaseShared(int):共享方式。尝试释放资源,如果释放后允许唤醒后续等待结点返回true,否则返回false。
同步器的实现是AQS核心(state资源状态计数)。
以ReentrantLock为例,state初始化为0,表示未锁定状态。A线程lock()时,会调用tryAcquire()独占该锁并将state+1。此后,其他线程再tryAcquire()时就会失败,知道A线程unlock()到state=0(即释放锁)为止,其他线程才有机会获取该锁。在释放锁之前,A线程可以重复获取此锁(state会累加),这就是可重入的概念。但获取多少次就需要释放多少次,这样才能保证state能回到零态。
以CountDownLatch为例,任务分为N个子线程去执行,state也初始化为N(N要与线程个数一致)。这N个子线程是并行执行的,每个子线程执行完后CountDown()一次,state会CAS减1。等到所有子线程都执行完后(即state=0),会unpark()主调用线程,然后主调用线程就会从await()函数返回,继续后余动作。
一般来说,自定义同步器要么是独占方式,要么是共享方式,但AQS也支持自定义同步器同时实现独占和共享两种方式,如ReentrantReadWriteLock。