怎么在Java中利用AQS實現一個自定義同步器

這篇文章主要為大家詳細介紹了怎么在Java中利用AQS實現一個自定義同步器，文中示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，發現的小伙伴們可以參考一下：

Java的特點有哪些

Java的特點有哪些 1.Java語言作為靜態面向對象編程語言的代表，實現了面向對象理論，允許程序員以優雅的思維方式進行復雜的編程。 2.Java具有簡單性、面向對象、分布式、安全性、平臺獨立與可移植性、動態性等特點。 3.使用Java可以編寫桌面應用程序、Web應用程序、分布式系統和嵌入式系統應用程序等。

一、AQS-條件變量的支持

在如下代碼中，當另外一個線程調用條件變量的signal方法的時候（必須先調用鎖的lock方法獲取鎖），在內部會把條件隊列里面隊頭的一個線程節點從條件隊列里面移除并且放入AQS的阻塞隊列里面，然后激活這個線程。

public final void signal() {
 if(!isHeldExclusively()) {
  throw IllegalMonitorException();
 }
 Node first = firstWaiter;
 if(first != null){
  // 將條件隊列頭元素移動到AQS隊列
  doSignal(first);
 }
}

• 需要注意的是，AQS提供了ConditionObject的實現，并沒有提供newCondition函數，該函數用來new一個ConditionObject對象，需要由AQS的子類來提供newConditon函數

• 下面來看當一個線程調用條件變量的await()方法而被阻塞后，如何將其放入條件隊列

private Node addConditionWaiter() {
 Node t = lastWaiter;
 ...
 // (1)
 Node node = new Node(Thread.currentThread(),Node.CONDITION);
 // (2)
 if(t == null){
  firstWaiter = node;
 }else {
  t.nextWaiter = node; // (3)
 }
 lastWaiter = node; // (4)
 return node;
}

• 代碼（1）首先根據根據當前線程創建了一個類型為Node.CONDITION的節點，然后通過代碼（2），（3），（4）在單向隊列尾部插入一個元素

• 注意：當多個線程同時調用lock.lock()方法獲取鎖時，只有一個線程獲取到了鎖，其他線程會被轉換為Node節點插入到lock鎖對應的AQS阻塞里面，并且做自旋CAS嘗試獲取鎖

• 如果獲取到了鎖的線程又調用對應條件變量的await()方法，則該線程會釋放獲取到的鎖，并被轉化為Node節點插入到條件變量對應的條件隊列里面

• 這時候因為調用lock.lock()方法被阻塞到AQS隊列里面的一個線程會獲取到被釋放的鎖，如果該線程也調用了條件變量的await()方法則該線程也會被放入條件變量的條件隊列里面

• 當另外一個線程調用條件變量的signal()或者signalAll()方法的時候，會把條件隊列里面的一個或者全部Node節點移動到AQS的阻塞隊列里面，等待時機獲取鎖。

• 最后使用一個圖總結：一個鎖對應一個AQS阻塞隊列，對應多個條件變量，每個條件變量有自己的一個條件隊列。

二、基于AQS實現自定義同步器

• 基于AQS實現一個不可重入的鎖，自定義AQS需要重寫一系列的函數，還需要定義原子變量state的含義，在這里我們定義state為0表示目前鎖沒有被線程持有，state為1表示所已經被某一個線程持有，由于是不可重入鎖，所以不需要記錄持有鎖的線程獲取鎖的次數，另外，我們自定義的鎖支持條件變量。

• 下面來看一下代碼實現

package com.ruigege.LockSourceAnalysis6;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;

public class NonReentrantLockME implements Lock,java.io.Serializable{
 // 內部幫助類
 private static class Sync extends AbstractQueueSynchronizer {
  // 是否鎖已經被持有
  protected boolean isHeldExclusively() {
   return getState() == 1;
  }
  
  // 如果state為0，則嘗試獲取鎖
  public boolean tryAcquire(int acquires) {
   assert acquires == 1;
   if(compareAndSetState(0,1)) {
    setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    return true;
   }
   return false;
  }
  
  // 嘗試釋放鎖，設置state為0
  protected boolean tryRelease(int release) {
   assert releases == 1;
   if(getState() == 0) {
    throw new IllegalMonitorStateException();
   }
   setExclusiveOwnerThread(null);
   setState(0);
   return true;
  }
  
  // 提供條件變量接口
  Condition newConditon() {
   return new ConditionObject();
  }
 }
 
 // 創建一個Sync來做具體的工作
 private final Sync sync = new Sync();
 
 public void lock() {
  sync.acquire(1);
 }
 
 public boolean tryLock() {
  return sync.tryAcquire(1);
 }
 
 public void unlock() {
  sync.release(1);
  
 }
 public Condition newCondition() {
  return sync.newConditon();
 }
 
 public boolean isLocked() {
  return sync.isHeldExclusively();
 }
 
 public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
  sync.acquireInterruptibly(1);
 }

 public boolean tryLock(long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedException {
  return sync.tryAcquireNanos(1,unit.toNanos(timeout));
 }
}

如上面的代碼，NonReentrantLock定義了一個內部類Sync用來實現具體的鎖的操作，Sync則繼承了AQS ，由于我們實現的獨占模式的鎖，所以Sync重寫了tryAcquire\tryRelease和isHeldExclusively3個方法，另外Sync提供了newCondition這個方法用來支持條件變量。

以上就是億速云小編為大家收集整理的怎么在Java中利用AQS實現一個自定義同步器，如何覺得億速云網站的內容還不錯，歡迎將億速云網站推薦給身邊好友。