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AbstractQueuedSynchronizer(AQS)是Java并发编程中的一个重要核心组件,它为诸如ReentrantLock、CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore等并发工具类提供了基础实现。AQS通过提供一种称为“密码锁”的机制,以及与之配合的排队区和线程训导功能,实现了对多线程环境下资源竞争的管理。理解AQS的内部结构和工作原理是理解Java并发编程的关键。
AQS的核心功能是什么?
AQS的核心是一个同步状态变量(state),该变量通过CAS(比较与交换)操作保证多线程环境下的原子性。这个状态变量可以看作是一个密码锁,控制着锁的开放与关闭。不同的使用场景对应不同的状态值,例如ReentrantLock中,state的值根据具体实现决定锁的开放性或封锁性。而Semaphore则通过state的值来管理公共资源的可用性。
AQS中的排队区是如何工作的?
AQS维护了两个排队区:同步队列和条件队列。同步队列中的每个结点(Node)包含一个线程引用、前继结点和后继结点。线程在获取锁失败时,会进入同步队列排队。条件队列则用于线程在共享模式下等待其它线程释放资源时的排队管理。
每个结点都有一个等待状态,状态可以是取消(CANCELLED)、触发(SIGNAL)、条件(CONDITION)或传播(PROPAGATE)。这些状态有助于线程在等待过程中协调资源释放和其他线程的排队需求。
如何理解独占模式与共享模式?
独占模式类似于融入公共厕所的大卫,需要一种独特的资源唯一占有权。共享模式则更像是一张公共桌子,多个线程可以协同使用但需要礼让。两种模式在实现资源管理中各有优劣。
结点进入同步队列时会发生什么?
结点进入同步队列需要通过一系列原子操作完成。具体来说,结点会依次指向前一个结点,并尝试通过CAS将自身指针设置为新的尾结点。在这一过程中,系统会确保排队的线程不会被打断。
摘要
通过分析以上内容,可以看出AbstractQueuedSynchronizer不仅是并发工具类的基础,其逻辑设计也为多线程环境下的复杂任务管理提供了可靠的支持。理解其工作原理有助于更好地掌握Java的并发编程模型。
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