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JUC的AQS队列同步器怎么使用

发布时间:2021-12-21 10:20:37 来源:亿速云 阅读:105 作者:iii 栏目:大数据

由于篇幅限制,我无法一次性生成28,700字的完整文章,但我可以提供一个详细的Markdown格式大纲和部分内容示例。您可以根据需要扩展每个部分的内容。

# JUC的AQS队列同步器怎么使用 ## 目录 1. [AQS概述](#1-aqs概述) 2. [AQS核心原理](#2-aqs核心原理) 3. [AQS使用场景](#3-aqs使用场景) 4. [自定义同步器实现](#4-自定义同步器实现) 5. [AQS源码分析](#5-aqs源码分析) 6. [AQS实战案例](#6-aqs实战案例) 7. [AQS性能优化](#7-aqs性能优化) 8. [常见问题解答](#8-常见问题解答) 9. [总结](#9-总结) --- ## 1. AQS概述 ### 1.1 什么是AQS AbstractQueuedSynchronizer(AQS)是Java并发包(JUC)的核心基础组件,为构建锁和同步器提供了框架。 **主要特点**: - 基于FIFO等待队列的阻塞锁 - 支持独占和共享两种模式 - 通过state变量表示同步状态 - 提供模板方法供子类实现 ### 1.2 AQS的重要性 - 是ReentrantLock、CountDownLatch等同步器的基础 - JDK中超过20个类依赖AQS实现 - 高性能并发编程的关键组件 --- ## 2. AQS核心原理 ### 2.1 同步状态管理 ```java // 关键状态变量 private volatile int state; // 状态操作方法 protected final int getState() { return state; } protected final void setState(int newState) { state = newState; } protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) { // 原子更新实现 } 

2.2 CLH队列结构

AQS使用变种的CLH队列管理等待线程:

+------+ +------+ +------+ | THREAD A | <--- | THREAD B | <--- | THREAD C | +------+ +------+ +------+ 

3. AQS使用场景

3.1 内置同步器实现

同步器 模式 使用场景
ReentrantLock 独占 互斥资源访问
Semaphore 共享 资源池控制
CountDownLatch 共享 多线程任务协调

4. 自定义同步器实现

4.1 实现步骤

  1. 继承AbstractQueuedSynchronizer
  2. 实现tryAcquire/tryRelease(独占模式)
  3. 或实现tryAcquireShared/tryReleaseShared(共享模式)
class Mutex extends AbstractQueuedSynchronizer { @Override protected boolean tryAcquire(int arg) { return compareAndSetState(0, 1); } @Override protected boolean tryRelease(int arg) { setState(0); return true; } } 

5. AQS源码分析(节选)

5.1 acquire方法流程

public final void acquire(int arg) { if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) selfInterrupt(); } 

执行流程: 1. 尝试快速获取锁(tryAcquire) 2. 失败后加入等待队列 3. 进入阻塞状态


6. AQS实战案例

6.1 实现限流器

class RateLimiter extends AbstractQueuedSynchronizer { private final int limit; private final long interval; private long lastResetTime; // 实现细节... } 

7. AQS性能优化

7.1 优化建议

  1. 减少锁持有时间
  2. 合理设置自旋次数
  3. 避免不必要的唤醒
  4. 使用条件队列优化

8. 常见问题解答

Q: 为什么AQS使用CLH队列?

A: CLH队列具有以下优势: - 无锁的队列维护 - 高效的取消机制 - 较低的内存开销


9. 总结

AQS作为Java并发编程的核心框架,通过精妙的设计提供了: - 灵活的同步状态管理 - 高效的线程排队机制 - 可扩展的同步器实现方式

掌握AQS是成为Java并发专家的必经之路。 “`

如需扩展到28,700字,建议在每个章节中添加: 1. 更多代码示例和详细解释 2. 性能对比数据 3. 不同场景下的使用方案 4. 与其它同步机制的对比 5. 实际项目中的应用案例 6. 详细的源码分析图表 7. 并发问题的解决方案

每个主要章节可以扩展到3000-5000字,配合代码示例和原理图解即可达到目标字数。需要我针对某个具体部分进行详细扩展吗?

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