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关于c++:JAVA让-ChatGPT-来浅说-AQS

jiezi

前言
又迎来了一年一度的金三银四，尽管说往年的大环境不好，然而招聘还是在炽热进行中。
面试过 Java 工程师的小伙伴都晓得，Java 中的 AQS 是面试高频题，面试官上来就间接了当地问，AQS 晓得是什么吧，来讲讲它是怎么实现的，以及哪些地方用到了它。
那么接下来，让咱们应用 ChatGPT 并联合本人的了解来讲述一下 AQS 的相干内容。
什么是 AQS
当博主发问 ChatGPT 什么是 AQS 时，ChatGPT 给出了如下答复：

大抵意思就是说，AQS 全称 AbstractQueuedSynchronizer，是 Java 中并发包中用于实现锁和其余同步器的根底框架。它应用了 CAS 操作和 unsafe 类来实现同步器的状态更新以及线程的挂起和唤醒等操作，提供了一种通用的、高效且可扩大的同步机制，能够用来构建各种同步组件。
AQS 外部保护了一个 FIFO 队列，用于存储期待获取同步状态的线程。同时定义了一些模板办法，这些办法被子类实现，用于实现不同类型的同步器，例如 ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore 等。
AQS 应用了一种独特的模板办法设计模式，应用外部状态（一个 volatile 润饰的 state 变量）来管制同步器的行为，子类通过实现模板办法来管制同步器的状态变动。AQS 的外部状态能够被子类用于实现独占式、共享式的同步器。
综上，想要了解 AQS，以下几个方面是必要的：

同步器：AQS 是同步器的一个形象基类，通过继承 AQS 能够构建各种同步组件，如锁、信号量等。
状态：AQS 外部保护了一个状态变量，示意同步器的状态。同步器的具体含意由子类来定义。
队列：AQS 外部应用 FIFO 队列来存储期待获取同步状态的线程。当多个线程同时申请同步状态时，AQS 会将其中一个线程设置为独占模式，即该线程成为获取到同步状态的惟一持有者，其余线程则会被退出到期待队列中。
模板办法：AQS 采纳了模板办法设计模式，在 AQS 中定义了一系列形象办法和钩子办法，子类须要实现这些办法来定义本人的同步逻辑。
CAS 和 volatile：AQS 外部应用了 CAS 和 volatile 等原语来保障同步器的正确性和并发性能。

总之，AQS 是 Java 中并发包中实现锁和其余同步器的根底框架，应用模板办法设计模式和 CAS 操作实现了高效、可扩展性高的同步器。了解 AQS 对于了解 Java 中并发编程的原理和实现十分重要。
AQS 如何实现
那接下来问一下 ChatGPT AQS 是如何实现地：

首先，AQS 的外部保护了一个 FIFO 的双向链表，用于存储期待获取锁的线程。当一个线程调用 acquire 办法时，如果以后没有其余线程持有锁，则间接获取锁；否则，将以后线程退出期待队列，并阻塞线程，直到获取到锁的时候再唤醒。
其次，AQS 还提供了一个 ConditionObject 类，用于实现线程的期待 / 告诉机制。每个 ConditionObject 对象外部都保护了一个期待队列，用于存储期待条件满足的线程。当一个线程调用 await 办法时，将以后线程退出期待队列，并阻塞线程，直到条件满足的时候再唤醒；当一个线程调用 signal 办法时，将期待队列的第一个线程唤醒，使其从期待队列中移除，并退出到同步队列中期待获取锁。在应用 ConditionObject 时，须要先获取锁，能力调用 await、signal 办法。
最初，AQS 还提供了一个 getState 和 setState 办法，用于获取和设置以后同步状态。这个同步状态能够用于实现不同的同步语义，如读写锁中的读锁计数器。在实现自定义同步器时，能够应用这些办法来实现特定的同步语义。
须要留神的是，尽管 AQS 提供了弱小的同步器框架，然而自定义同步器须要十分小心，以避免出现死锁、饥饿等问题。在实现自定义同步器时，须要仔细分析利用场景，理清线程之间的依赖关系，以确保同步器的正确性和高效性。
AQS 实现不可重入锁
上述光说实践可能不易于了解，因而让 ChatGPT 生成一个与 AQS 相干的代码示例：

相干代码如下：
import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;

public class SimpleLock {

private final Sync sync = new Sync();

private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {

    @Override
    protected boolean tryAcquire(int arg) {if (getState() == 0 && 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;
    }
}

public void lock() {sync.acquire(1);
}

public void unlock() {sync.release(1);
}

}
复制代码
在上述示例代码中，咱们首先定义了一个继承自 AbstractQueuedSynchronizer 的外部类 Sync，用于实现不可重入锁。
而后，咱们在 tryAcquire 办法中尝试获取锁，如果以后状态为 0，且可能应用 CAS 操作将状态批改为 1，示意胜利获取到锁，否则获取锁失败。
在 tryRelease 办法中，咱们开释锁，首先查看以后状态是否为 0，如果是 0，示意以后没有线程持有锁，抛出非法监视器状态异样，否则，应用 CAS 操作将状态批改为 0，并将持有锁的线程设置为 null。
在 isHeldExclusively 办法中，咱们判断以后是否有线程持有锁，如果状态为 1，示意有线程持有锁，返回 true，否则返回 false。
而后，咱们定义一个 SimpleLock 类，应用 Sync 外部类实现不可重入锁。在 lock 办法中，咱们调用 acquire 办法来获取锁；在 unlock 办法中，咱们调用 release 办法来开释锁。
设计一个测试用例，发现正如咱们所意料的那样，获取锁与开释锁的性能失常，且当对象有锁之后，不能再获取到该对象了，即不可重入：

上述示例代码只是 AQS 的一个非常简单的利用，更简单的利用能够参考 Java 中 ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore 等同步器的实现。
后记
以上就是 让 ChatGPT 来浅说 AQS 的所有内容了，心愿本篇博文对大家有所帮忙！

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