Java 基于AQS实现一个同步器

 更新时间:2020年09月14日 11:31:46   作者:Java小新人  
这篇文章主要介绍了如何基于AQS实现一个同步器,帮助大家更好的理解和学习Java并发,感兴趣的朋友可以了解下

  前面说了这个多,我们可以自己尝试实现一个同步器,我们可以简单的参考一下ReentrantLock这个类的实现方式,我们就简单的实现一个不可重入的独占锁吧!

一.简单分析ReentrantLock的结构

  下图所示,直接实现了Lock这个接口,然后定义了一个内部类继承AQS,暂时不考虑公平锁和非公平锁,前面说AQS的时候说过,留有tryAcquire,tryRelease这两个方法在具体子类中根据实际情况实现的,可想而知这个内部类主要的是实现tryAcquire,tryRelease;

  我们看看Lock接口,这些方法就是我们需要实现的;主要是获取锁和释放锁,还有一个实现条件变量的方法;

  这里注意一下,有的方法后面带有Interruptibly这种字样的,这个方法表示如果该线程假如在阻塞队列中挂起了,这时有另外一个线程去调用这个线程的中断方法,那么就会立即抛出异常;不带Interruptibly就是不会对中断进行响应!

  我们如果看看ReentrantLock里面的lock,unlock等方法的实现,可以知道都是调用的Sync的方法,也就是AQS中的一些方法,所以在这里我们可以把Sync看做是一个工具类,我们主要是使用Lock接口的这些方法来实现我们锁的功能;

二.创建一个锁MyNonLock

  我们只需要创建一个类实现Lock类,然后这个类中有一个内部类MySync继承AQS,然后在Lock的那些实现方法中调用MySync对象的某些方法就行了;

package com.example.demo.Lock;

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

public class MyNonLock implements Lock, java.io.Serializable {
 
 //创建一个具体的MySync来做具体的工作
 private final MySync mySync = new MySync();

 @Override
 public void lock() {
 mySync.acquire(1);
 }

 @Override
 public boolean tryLock() {
 return mySync.tryAcquire(1);
 }
 
 @Override
 public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
 return mySync.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(time));
 
 }
 
 //带了Interruptibly的方法表示对中断进行响应,就是当一个线程在阻塞队列中被挂起的时候,
 //其他线程调用该线程的中断方法中断了该线程,该线程会抛出InterruptedException异常
 @Override
 public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
  mySync.acquireInterruptibly(1);
 }

 @Override
 public void unlock() {
 mySync.release(1);
 }

 //很方便的获取条件变量
 @Override
 public Condition newCondition() {
 return mySync.newCondition();
 }
 
 

 private static class MySync extends AbstractQueuedSynchronizer {

 // 锁是否已经被持有
 protected boolean isHeldExclusively() {
  return getState() == 1;
 }

 // 如果state为0,就尝试获取锁,将state修改为1
 public boolean tryAcquire(int acquires) {
  assert acquires == 1;
  if (compareAndSetState(0, 1)) {
  setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
  return true;
  }
  return false;
 }

 // 尝试释放锁,将state设置为0
 protected boolean tryRelease(int releases) {
  assert releases == 1;
  if (getState() == 0) {
  throw new IllegalMonitorStateException();
  }
  setExclusiveOwnerThread(null);
  setState(0);
  return true;
 }

 //提供条件变量接口
 Condition newCondition() {
  return new ConditionObject();
 }
 }

}

三.生产者消费者模式

  我们还可以根据我们自己实现的锁MyNonLock实现一下生产者消费者模式,注意,这个锁是不可重入锁,不需要记录持有锁的线程获取锁的次数,而且state的值为0表示当前锁没有被占用,为1表示已经被占用了;

package com.example.demo.study;

import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.locks.Condition;

import com.example.demo.Lock.MyNonLock;

public class Study0202 {
 // 我们往这个队列中添加字符串
 final static Queue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<String>();
 // 创建我们自己的锁对象
 final static MyNonLock lock = new MyNonLock();
 // 当队列queue中字符串满了,其他的生产线程就丢到这个条件队列里面
 final static Condition full = lock.newCondition();
 // 当队列queue是空的,其余的消费线程就丢到这个条件队列里面
 final static Condition empty = lock.newCondition();
 // 队列queue中存字符串最多只能是3个
 final static int queue_MAX_SIZE = 3;

 //往队列queue中压入字符串
 public static void add() {
 lock.lock();
 try {
  // 当队列满了,就将其他生产线程丢进full的条件队列中
  while (queue.size() == queue_MAX_SIZE) {
  full.await();
  }
  System.out.println("prd:" + "hello");
  // 往队列queue中添加字符串
  queue.add("hello");
  // 生产成功,唤醒消费条件队列中的所有线程赶紧去消费
  empty.signalAll();
 } catch (Exception e) {
  //
 } finally {
  lock.unlock();
 }
 }

 //从队列queue弹出字符串
 public static void poll() {
 lock.lock();
 try {
  // 当队列queue中一个字符串都没有,就将剩下的消费线程丢进enpty对应的队列中
  while (queue.size() == 0) {
  empty.await();
  }
  // 消费队列queue中的字符串
  String poll = queue.poll();
  System.out.println("consumer:" + poll);
  // 消费成功,就唤醒full中所有的生产线程去生产字符串
  full.signalAll();
 } catch (Exception e) {
  //
 } finally {
  lock.unlock();
 }
 }

 public static void main(String[] args) {
 // 生产者线程
 for (int i = 0; i < 5; i++) {
  new Thread(() -> {
  add();
  }).start();
 }

 // 消费者线程
 for (int i = 0; i < 5; i++) {
  new Thread(() -> {
  poll();
  }).start();
 }
 }
}

可以看到队列中最多只能是3个字符串,最后都能被消费完毕!

以上就是基于AQS实现一个同步器的详细内容,更多关于AQS实现同步器的资料请关注脚本之家其它相关文章!

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