饭前一口汤,喝完美滋滋
写这篇文档的前提是什么呢,当然不是为了让大家变的优秀,而是让大家在面试的时候,去跟面试官"撕逼",谈谈你对AQS的理解?
在很多时候呀,一家没任何"逼格"的小型企业,单日用户使用量也就可怜兮兮的几百人的时候,但是有一个做大做强的愿景的情况下,就不得不问你一些并发相关
的问题,这个时候让我们这样的CRUD崽内心承受着一万点的暴击伤害,害~
因为首先, 很多同学可能对AQS是个啥都不太清楚,或者只是仅仅听过AQS这个名词,但是可能连全称怎么拼写都不知道。
AQS到底是个啥啊?他是不是一种思想?我们平时在实际项目中怎么用到这个AQS?真是让人头大头大
总结起来,AQS就是给人一种让人头皮发麻,一头雾水的感觉,百度搜索什么是AQS,好家伙,一大篇的理论扒古文的知识网上丢,看几篇之后就放
弃了,或者说看几篇之后还是不太理解,学个屁。
所以基于上述痛点,这篇文章就用最简单的大白话配合N多张亲自手绘图,给大家讲清楚AQS到底是个什么东西?
让各位同学面试被问到这个问题时,不至于不知所措,好歹也可以跟半吊子面试官打的有来有回。~
言归正传,在说AQS之前,些来聊聊,ReentrantLock跟AQS之间的联系
你说你不知道什么是ReentrantLock,那行,出门左拐,远走不送。
问:如果我们用Java并发包下的ReentrantLock来进行加锁跟释放锁,是怎么个实现法?
答:那还不简单,直接就lock()方法加锁,unlock()方法释放锁,看一段代码。
ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
//给它加个锁~
reentrantLock.lock();
try {
//啪啪啪啪给它写一段屎一样的业务代码
}catch (Exception e){
}finally {
//吧锁释放掉
reentrantLock.unlock();
}
上面这段代码很简单吧,无非就是用个lock对象,给它加锁跟释放锁。这个时候你可能会有点迷惑,这玩意跟AQS有啥关系啊。
别急!别急!别急!关系大了去了,因为Java并发包下的加锁跟释放锁大部分都是基于AQS去实现的,不信你打开ReentrantLock或者ReentrantReadWriteLock源码来看看,看它们的Sync内部类是否都继承了一个叫
AbstractQueuedSynchronizer的东西,这个东西我们就叫它AQS。
说白了,ReentrantLock内部包含了一个AQS对象,也就是AbstractQueuedSynchronizer类型的对象。
这个AQS对象就是ReentrantLock可以实现加锁和释放锁的关键性的核心组件。
问:那你可以给我讲一下ReentrantLock加锁跟释放锁的底层实现原理吗?重头戏来了
如果哦,我们用ReentrantLock的lock()方法进行加锁,那么会发生什么样的事情呢?很简单,AQS对象内部有一个核心的变量叫做state,是int类型的,代表了加锁的状态。初始状态下,这个state的值是0。
另外,这个AQS内部还有一个关键变量,用来记录当前加锁的是哪个线程,初始化状态下,这个变量是null,它也有一个响亮的名字叫exclusiveOwnerThread。
紧接着线程跑过来调用ReentrantLock的lock()方法尝试进行加锁,这个加锁的过程,直接就是用CAS操作将state值从0变为1。如果之前没人加过锁,那么state的值肯定是0,此时线程1就可以加锁成功。一旦线程1加锁成功了之后,就可以设置当前加锁线程是自己。所以大家看下面的图,就是线程1跑过来加锁的一个过程。
其实看到这里的时候,大家对AQS有没有一点儿感觉,就好比情窦初开的样子。其实啊,说白了,就是并发包里面的一个核心组件,它里面有一个叫state跟加锁线程变量等核心玩意,维护了加锁的一些状态。
这个ReentrantLock是个啥,Reentrant嘛,不就是可重入嘛,呐ReentrantLock不就是可重入锁嘛,那么啥是可重入锁呢,就是你可以对一个ReentrantLock对象多次执行lock()加锁和unlock()释放锁,也就是可以对一个锁加多次,叫做可重入加锁。接下来手撸段代码给大家演示一下。
其实每次线程1可重入加锁一次,会判断一下当前加锁线程就是自己,那么他自己就可以可重入多次加锁,每次加锁就是把state的值给累加1,别的没啥变化。
问:如果线程1加锁了之后,线程2跑过来加锁会怎么样呢?
线程2跑过来一下看到,哎呀!state的值不是0啊?被人捷足先登了?所以CAS操作将state从0变为1的过程会失败,因为state的值当前为1,说明已经有人加锁了!
我堂堂的线程2怎么会被别人抢先一步呢?接着线程2会看一下,是不是自己之前加的锁啊?然后就跑去找 “加锁线程”, “加锁线程”这个变量明确记录了是线程1占用了这个锁,所以线程2此时就是加锁失败。
给大家来一张图,一起来感受一下这个过程:
接着,线程2会将自己放入AQS中的一个等待队列,因为自己尝试加锁失败了,此时就要将自己放入队列中来等待,等待线程1释放锁之后,自己就可以重新尝试加锁了,这就好比喜欢的女神被人抢了,只能些进入备胎行列,等着女神跟人别分手,自己就能跟心爱的女神在一起了。
所以大家可以看到,AQS是如此的核心!AQS内部还有一个等待队列,专门放那些加锁失败的线程!俗称备胎!
同样,给大家来一张图,一起感受一下:
接着,线程1在执行完自己的业务逻辑代码之后,就会释放锁!他释放锁的过程非常的简单,就是将AQS内的state变量的值递减1,如果state值为0,则彻底释放锁,会将“加锁线程”变量也设置为null!废话不多说,上图!!!
接下来,线程2终于有机会上位了,会从等待队列的队头唤醒线程2重新尝试加锁。
好!线程2现在就重新尝试加锁,这时还是用CAS操作将state从0变为1,此时就会成功,成功之后代表加锁成功,就会将state设置为1。
此外,还要把 “加锁线程” 设置为线程2自己,同时线程2自己就从等待队列中出队了。
最后再来一张图,大家来看看这个过程。
总结
OK,本文到这里为止,借着ReentrantLock的加锁和释放锁的过程,给大家初步的讲了一些其底层依赖的AQS的核心原理。
基本上大家把这篇文章看懂,以后再也不会担心面试的时候被问到:谈谈你对AQS的理解这种**问题了。