深入理解Java中的AbstractQueuedSynchronizer(AQS):并发编程的核心组件

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📕我是廖志伟,一名Java开发工程师、Java领域优质创作者、CSDN博客专家、51CTO专家博主、阿里云专家博主、清华大学出版社签约作者、产品软文创造者、技术文章评审老师、问卷调查设计师、个人社区创始人、开源项目贡献者。🌎跑过十五公里、徒步爬过衡山、🔥有过三个月减肥20斤的经历、是个喜欢躺平的狠人。

📘拥有多年一线研发和团队管理经验,研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、Spring MVC、SpringCould、Mybatis、Dubbo、Zookeeper),消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RockerMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。🎥有从0到1的高并发项目经验,利用弹性伸缩、负载均衡、报警任务、自启动脚本,最高压测过200台机器,有着丰富的项目调优经验。

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📥博主的人生感悟和目标

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  • 📺有句老话说的好,牛逼之前都是傻逼式的坚持,希望自己可以通过大量的作品、时间的积累、个人魅力、运气、时机,可以打造属于自己的技术影响力。
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📙经过多年在CSDN创作上千篇文章的经验积累,我已经拥有了不错的写作技巧。同时,我还与清华大学出版社签下了四本书籍的合约,并将陆续在明年出版。这些书籍包括了基础篇、进阶篇、架构篇的📌《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》📌,以及📚《解密程序员的思维密码–沟通、演讲、思考的实践》📚。具体出版计划会根据实际情况进行调整,希望各位读者朋友能够多多支持!

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💡在这个美好的时刻,本人不再啰嗦废话,现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来,我将为大家呈现正文内容。


AQS

AQS的核心思想是共享状态的管理,它通过一个int型的volatile变量来描述同步状态,同时维护一个FIFO队列,用来存放等待线程。在AQS的实现中,同步状态的修改和FIFO队列的维护是通过CAS(Compare-And-Swap)操作实现的。

当一个线程需要获取某个同步资源时,它会先尝试通过CAS操作修改同步状态,如果成功获取锁,则直接返回。

获取锁的方法取决于同步资源的类型。如果是独占资源,那么只有一个线程可以获取锁,其他线程需要等待独占锁释放。此时,获取锁的方法是通过CAS操作修改同步状态,如果成功获取锁,则返回;否则被封装为Node节点,加入到FIFO队列中等待。

如果是共享资源,多个线程可以同时获取锁,这就需要采用读写锁的机制。通过读锁可以实现多个线程同时对同一共享资源进行读操作,而写锁则是独占锁,只允许一个线程进行写操作。获取共享锁的方法是通过尝试通过CAS操作修改同步状态,并判断当前状态是否允许获取共享锁,如果成功获取锁,则返回;否则被封装为Node节点,加入到FIFO队列中等待。

如果CAS操作失败,则说明当前线程没有成功获取锁,它就会被封装为一个Node节点,并加入到FIFO队列的尾部。

如果是独占锁,节点会被加入到一个同步队列中,每个节点都有一个前驱节点和后继节点,通过这些节点连接起来形成一个FIFO队列。加入队列的方法是通过自旋操作,不断尝试将当前节点加入到队列中。如果是共享锁,则会维护两个FIFO队列,一个用来存放读锁的等待线程,另一个用来存放写锁的等待线程。

当同步状态的持有者释放锁时,它会尝试唤醒队列中的第一个线程。被唤醒的线程会再次尝试通过CAS操作获取锁,直到它成功获取锁为止。

在等待队列中,节点会有前驱和后继节点。当一个节点被唤醒并成功获取锁后,它会检查自己的后继节点是否处于等待状态。如果是,当前线程会尝试通过CAS操作获取同步状态,并将后继节点从等待队列中移除。如果获取同步状态的操作失败,说明后继节点已经被其他线程获取了锁,当前线程需要继续等待。否则,当前线程会继续尝试获取锁,如果获取成功,则返回;否则继续封装为节点加入到FIFO队列中等待。

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