转载

对AQS的简单理解及自定义锁的实现

个人博客

www.milovetingting.cn

对AQS的简单理解及自定义锁的实现

AQS

AQS ,即 AbstractQueuedSynchronizer ,意为队列同步器，是用来构建锁或者其它同步组件的基础框架。

AQS使用一个 int 类型的 state 表示同步状态。

AQS使用了 模版方法 的设计模式，子类继承AQS后，通过实现抽象方法来管理同步状态。

AQS在 ReentrantLock 、 ReentrantReadWriteLock 、 Semaphore 、 CountDownLatch 等类中都有广泛使用。

ReentrantLock中的AQS

下面以ReentrantLock为例，来看下AQS的具体使用

ReentrantLock中有一个 Sync 类型的成员变量 sync 。 

private final Sync sync;
复制代码

Sync的定义

abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        //...
    }
复制代码

Sync是一个继承自AQS的抽象类，只实现了一部分的抽象方法。它有两个子类:

NonfairSync :用于实现非公平锁 

/**
* Sync object for non-fair locks
*/
static final class NonfairSync extends Sync {
        private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;

        /**
         * Performs lock.  Try immediate barge, backing up to normal
         * acquire on failure.
         */
        final void lock() {
            if (compareAndSetState(0, 1))
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            else
                acquire(1);
        }

        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            return nonfairTryAcquire(acquires);
        }
    }
复制代码

FairSync :用于实现公平锁 

/**
* Sync object for fair locks
*/
static final class FairSync extends Sync {
        private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;

        final void lock() {
            acquire(1);
        }

        /**
         * Fair version of tryAcquire.  Don't grant access unless
         * recursive call or no waiters or is first.
         */
        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {
                if (!hasQueuedPredecessors() &&
                    compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0)
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }
    }
复制代码

在Sync的子类实现中，主要用到了 getState() 、 setState(int newState) 、 compareAndSetState(int expect,int update) 方法。 

protected final int getState() {
        return state;
    }
复制代码
protected final void setState(int newState) {
        state = newState;
    }
复制代码
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
        // See below for intrinsics setup to support this
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
    }
复制代码

通过 CAS 来实现同步操作。

在使用ReentrantLock时，默认是 非公平锁 

public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }
复制代码

我们也可以指定使用公平锁或非公平锁

public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }
复制代码

CLH队列锁

CLH 队列锁即Craig, Landin, and Hagersten (CLH) locks。

CLH队列锁也是一种基于 链表 的可扩展、高性能、公平的自旋锁，申请线程仅仅在本地变量上自旋，它不断轮询前驱的状态，假设发现前驱释放了锁就结束自旋。

自定义锁

自定义不可重入锁

下面基于AQS实现一个自定义的锁

  1. 定义一个类实现 Lock 接口 
public class CustomLock implements Lock {
    
    @Override
    public void lock() {

    }

    @Override
    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {

    }

    @Override
    public boolean tryLock() {
        return false;
    }

    @Override
    public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        return false;
    }

    @Override
    public void unlock() {

    }

    @Override
    public Condition newCondition() {
        return null;
    }
}
复制代码

可以看到，实现Lock后，生成的默认方法如上。

  1. 定义一个静态内部类继承自AQS,并实现 tryAcquire 、 tryRelease 、 isHeldExclusively 方法 
private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        @Override
        protected boolean tryAcquire(int arg) {
            if (compareAndSetState(0, 1)) {
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
                return true;
            }
            return false;
        }

        @Override
        protected boolean tryRelease(int arg) {
            if (getState() == 0) {
                throw new IllegalMonitorStateException();
            }
            setExclusiveOwnerThread(null);
            setState(0);
            return true;
        }

        @Override
        protected boolean isHeldExclusively() {
            return getState() == 1;
        }

        Condition newCondition() {
            return new ConditionObject();
        }
    }
复制代码
  1. 定义Sync类型的变量，并具体实现Lock接口定义的方法
private Sync sync = new Sync();

@Override
    public void lock() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ready get lock");
        sync.acquire(1);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " already got lock");
    }

    @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(1, unit.toNanos(time));
    }

    @Override
    public void unlock() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ready release lock");
        sync.release(1);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " already released lock");
    }

    @Override
    public Condition newCondition() {
        return sync.newCondition();
    }
复制代码
  1. 使用
Lock lock = new CustomLock();
try{
    lock.lock();
    //执行具体的业务
}
catch(Exception e){
    e.printStackTrace();
}
finally{
    lock.unlock();
}
复制代码

以上4步，即可以实现简单的自定义锁。

  1. 完整代码
public class CustomLock implements Lock {

    private Sync sync = new Sync();

    @Override
    public void lock() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ready get lock");
        sync.acquire(1);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " already got lock");
    }

    @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(1, unit.toNanos(time));
    }

    @Override
    public void unlock() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ready release lock");
        sync.release(1);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " already released lock");
    }

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

    private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        @Override
        protected boolean tryAcquire(int arg) {
            if (compareAndSetState(0, 1)) {
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
                return true;
            }
            return false;
        }

        @Override
        protected boolean tryRelease(int arg) {
            if (getState() == 0) {
                throw new IllegalMonitorStateException();
            }
            setExclusiveOwnerThread(null);
            setState(0);
            return true;
        }

        @Override
        protected boolean isHeldExclusively() {
            return getState() == 1;
        }

        Condition newCondition() {
            return new ConditionObject();
        }
    }
}
复制代码

自定义可重入锁

和上面的步骤差不多，只需要在继承AQS的类的实现方法中修改即可

private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        @Override
        protected boolean tryAcquire(int arg) {
            if (compareAndSetState(0, 1)) {
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
                return true;
            } else if (getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread()) {
                setState(getState() + 1);
                return true;
            }
            return false;
        }

        @Override
        protected boolean tryRelease(int arg) {
            if (getExclusiveOwnerThread() != Thread.currentThread()) {
                throw new IllegalMonitorStateException();
            }
            if (getState() == 0) {
                throw new IllegalMonitorStateException();
            }
            setState(getState() - 1);
            if (getState() == 0) {
                setExclusiveOwnerThread(null);
            }
            return true;
        }

        @Override
        protected boolean isHeldExclusively() {
            return getState() > 0;
        }

        Condition newCondition() {
            return new ConditionObject();
        }
    }
复制代码

完整代码

public class CustomReentrantLock implements Lock {

    private Sync sync = new Sync();

    @Override
    public void lock() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ready get lock");
        sync.acquire(1);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " already got lock");
    }

    @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(1, unit.toNanos(time));
    }

    @Override
    public void unlock() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ready release lock");
        sync.release(1);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " already released lock");
    }

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

    private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        @Override
        protected boolean tryAcquire(int arg) {
            if (compareAndSetState(0, 1)) {
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
                return true;
            } else if (getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread()) {
                setState(getState() + 1);
                return true;
            }
            return false;
        }

        @Override
        protected boolean tryRelease(int arg) {
            if (getExclusiveOwnerThread() != Thread.currentThread()) {
                throw new IllegalMonitorStateException();
            }
            if (getState() == 0) {
                throw new IllegalMonitorStateException();
            }
            setState(getState() - 1);
            if (getState() == 0) {
                setExclusiveOwnerThread(null);
            }
            return true;
        }

        @Override
        protected boolean isHeldExclusively() {
            return getState() > 0;
        }

        Condition newCondition() {
            return new ConditionObject();
        }
    }
}
复制代码
原文  https://juejin.im/post/5ec40d87e51d4578853d15bf
正文到此结束
所属分类： Java 编程技术

热门推荐

相关文章

阿里云首购8折
说给你听

本文目录
随机标签
书籍教程
springboot-demo Java入门教程 bootstrap3 CSS Apache基础教程 php ionic 教程 Python mysql教程 eclipse Ubuntu VPS系统配置 AngularJS 教程 MongoDB教程 Struts2教程 Redis教程 Spring教程 Git教程 Jenkins进阶系列 openfire参考指南 Java设计模式 HBase教程 java-demo Maven教程 springcloud-demo hibernate教程 Docker 教程 memcached教程 Quartz指南 Hive教程 ANTLR教程 SpringCloud Ant教程 java实例教程 Hazelcast教程 XStream教程 Elastic-Job-Lite 深入浅出MyBatis ibaties教程 SVN教程 rabittmq教程 Hadoop教程 solr教程 WebService CXF学习 JPA教程 ActiveMQ中文指南 Java内存模型 dubbo教程 python3-demo Linux入门视频教程
近期评论
  1. 1 使用 Docker 打包和运行 Vue 应用
  2. 2 Dependency Check命令行方式扫描jar包的安全漏洞
  3. 3 maven使用Dependency-Check来扫描安全漏洞
  4. 4 使用sonarqube分析代码质量
  5. 5 使用screw来对比数据库表和字段差异
  6. 6 Spring Boot 实现防盗链功能
  7. 7 在Spring Boot中的实现国际化（i18n）
  8. 8 一个用于 SMB/CIFS 网络的 Java 库-JCIFS
  9. 9 Spring Boot 3.x嵌入MongoDB 进行测试
  10. 10 java如何解析和生成yaml文件？
网站信息
  • 文章总数：82,737 篇
  • 文件总数：284,312 个
  • 标签总数：2,416 个
  • 分类总数：85 个
  • 留言数量：2,559 条
  • 在线人数：665 人
  • 运行天数：4,439天
  • 最后更新：2024年12月22日19点
Loading...

其他链接

关于本站

本站定位：个人技术类博客

本站作用：写博客、记日志、闲聊扯淡鼓捣技术。

问题交流

[HBLOG]公众号 HBLOG HBLOG