关于java:AQS同步队列结构分析

同步队列构造

AQS 应用的同步队列是基于一种 CLH 锁算法来实现。

CLH 锁也是一种基于链表的可扩大、高性能、偏心的自旋锁，申请线程只在本地变量上自旋，它一直轮询前驱的状态，如果发现前驱开释了锁就完结自旋.

同步器中蕴含了两个节点类型的援用，一个指向头节点 (head)，一个指向尾节点 (tail), 没有获取到锁的线程，退出到队列的过程必须保障线程平安，因而同步器提供了一个基于 CAS 的设置尾节点的办法 CompareAndSetTail(Node expect,Node update), 它须要传递以后线程认为的尾节点和以后节点，只有设置胜利后，以后节点能力正式与之前的尾节点建设关联。

同步器队列遵循 FIFO, 首节点是获取锁胜利的节点, 首节点的线程在开释锁时, 会唤醒后续节点, 而后继节点在胜利获取到锁后, 会把本人设置成首节点, 设置首节点是由获取锁胜利的线程来实现的, 因为只有一个线程能胜利获取到锁, 所以设置首节点不须要 CAS。

AQS 实现一个线程平安的计数器

自定义互斥锁

package com.rumenz.task.aqs;


import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
public class MyLock {private static final Sync STATE_HOLDER = new Sync();

    /**
     * 通过 Sync 外部类来持有同步状态，当状态为 1 示意锁被持有，0 示意锁处于闲暇状态
     */
    private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {

        /**
         * 是否被独占，有两种示意形式
         *  1. 能够依据状态，state= 1 示意锁被占用，0 示意闲暇
         *  2. 能够依据以后独占锁的线程来判断，即 getExclusiveOwnerThread()!=null 示意被独占
         */
        @Override
        protected boolean isHeldExclusively() {return getExclusiveOwnerThread() != null;
        }

        /**
         * 尝试获取锁，将状态从 0 批改为 1，操作胜利则将以后线程设置为以后独占锁的线程
         */
        @Override
        protected boolean tryAcquire(int arg) {if (compareAndSetState(0, 1)) {setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
                return true;
            }
            return false;
        }

        /**
         * 开释锁，将状态批改为 0
         */
        @Override
        protected boolean tryRelease(int arg) {if (getState() == 0) {throw new UnsupportedOperationException();
            }
            setExclusiveOwnerThread(null);
            setState(0);
            return true;
        }

    }

    /**
     * 上面的实现 Lock 接口须要重写的办法，根本是就是调用外部内 Sync 的办法
     */
    public void lock() {STATE_HOLDER.acquire(1);
    }

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

测试案例

package com.rumenz.task.aqs;

import org.omg.Messaging.SYNC_WITH_TRANSPORT;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;


public class LockTest {
    private final static Integer clientTotal=100000;
    private final static Integer threadTotal=200;
    private static Count count=new Count();
    private static Count unSafe=new Count();

    public static void main(String[] args) throws Exception {ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(clientTotal);
        final Semaphore semaphore=new Semaphore(threadTotal);

        for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {executorService.execute(()->{
                try{semaphore.acquire();
                    count.getIncrement();
                    unSafe.getUnSafeIncrement();
                    semaphore.release();}catch (Exception e){e.printStackTrace();
                }
                countDownLatch.countDown();});
        }
        countDownLatch.await();
        System.out.println("safe:"+count.getCount());
        System.out.println("unSafe:"+unSafe.getCount());
        executorService.shutdown();}


}

class Count{
    private MyLock myLock;
    private volatile int count;

     Count() {this.myLock=new MyLock();
    }

     int getCount(){return count;}
     int getIncrement(){myLock.lock();
        count++;
        myLock.unlock();
        return count;
    }
     int getUnSafeIncrement(){
        count++;
        return count;
    }
}

输入后果

safe:100000
unSafe:99995

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