Java 基于AQS實現(xiàn)一個同步器

更新時間：2020年09月14日 11:31:46 作者：Java小新人

這篇文章主要介紹了如何基于AQS實現(xiàn)一個同步器，幫助大家更好的理解和學習Java并發(fā)，感興趣的朋友可以了解下

　　前面說了這個多，我們可以自己嘗試實現(xiàn)一個同步器，我們可以簡單的參考一下ReentrantLock這個類的實現(xiàn)方式，我們就簡單的實現(xiàn)一個不可重入的獨占鎖吧！

一.簡單分析ReentrantLock的結(jié)構(gòu)

　　下圖所示，直接實現(xiàn)了Lock這個接口，然后定義了一個內(nèi)部類繼承AQS，暫時不考慮公平鎖和非公平鎖，前面說AQS的時候說過，留有tryAcquire，tryRelease這兩個方法在具體子類中根據(jù)實際情況實現(xiàn)的，可想而知這個內(nèi)部類主要的是實現(xiàn)tryAcquire，tryRelease；

　　我們看看Lock接口，這些方法就是我們需要實現(xiàn)的；主要是獲取鎖和釋放鎖，還有一個實現(xiàn)條件變量的方法；

　　這里注意一下，有的方法后面帶有Interruptibly這種字樣的，這個方法表示如果該線程假如在阻塞隊列中掛起了，這時有另外一個線程去調(diào)用這個線程的中斷方法，那么就會立即拋出異常；不帶Interruptibly就是不會對中斷進行響應！

　　我們?nèi)绻纯碦eentrantLock里面的lock，unlock等方法的實現(xiàn)，可以知道都是調(diào)用的Sync的方法，也就是AQS中的一些方法，所以在這里我們可以把Sync看做是一個工具類，我們主要是使用Lock接口的這些方法來實現(xiàn)我們鎖的功能；

二.創(chuàng)建一個鎖MyNonLock

　　我們只需要創(chuàng)建一個類實現(xiàn)Lock類，然后這個類中有一個內(nèi)部類MySync繼承AQS，然后在Lock的那些實現(xiàn)方法中調(diào)用MySync對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 {
 
 //創(chuàng)建一個具體的MySync來做具體的工作
 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));
 
 }
 
 //帶了Interruptibly的方法表示對中斷進行響應，就是當一個線程在阻塞隊列中被掛起的時候，
 //其他線程調(diào)用該線程的中斷方法中斷了該線程，該線程會拋出InterruptedException異常
 @Override
 public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
  mySync.acquireInterruptibly(1);
 }

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

 //很方便的獲取條件變量
 @Override
 public Condition newCondition() {
 return mySync.newCondition();
 }
 
 

 private static class MySync extends AbstractQueuedSynchronizer {

 // 鎖是否已經(jīng)被持有
 protected boolean isHeldExclusively() {
  return getState() == 1;
 }

 // 如果state為0，就嘗試獲取鎖，將state修改為1
 public boolean tryAcquire(int acquires) {
  assert acquires == 1;
  if (compareAndSetState(0, 1)) {
  setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
  return true;
  }
  return false;
 }

 // 嘗試釋放鎖，將state設置為0
 protected boolean tryRelease(int releases) {
  assert releases == 1;
  if (getState() == 0) {
  throw new IllegalMonitorStateException();
  }
  setExclusiveOwnerThread(null);
  setState(0);
  return true;
 }

 //提供條件變量接口
 Condition newCondition() {
  return new ConditionObject();
 }
 }

}

三.生產(chǎn)者消費者模式

　　我們還可以根據(jù)我們自己實現(xiàn)的鎖MyNonLock實現(xiàn)一下生產(chǎn)者消費者模式，注意，這個鎖是不可重入鎖，不需要記錄持有鎖的線程獲取鎖的次數(shù)，而且state的值為0表示當前鎖沒有被占用，為1表示已經(jīng)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 {
 // 我們往這個隊列中添加字符串
 final static Queue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<String>();
 // 創(chuàng)建我們自己的鎖對象
 final static MyNonLock lock = new MyNonLock();
 // 當隊列queue中字符串滿了，其他的生產(chǎn)線程就丟到這個條件隊列里面
 final static Condition full = lock.newCondition();
 // 當隊列queue是空的，其余的消費線程就丟到這個條件隊列里面
 final static Condition empty = lock.newCondition();
 // 隊列queue中存字符串最多只能是3個
 final static int queue_MAX_SIZE = 3;

 //往隊列queue中壓入字符串
 public static void add() {
 lock.lock();
 try {
  // 當隊列滿了，就將其他生產(chǎn)線程丟進full的條件隊列中
  while (queue.size() == queue_MAX_SIZE) {
  full.await();
  }
  System.out.println("prd:" + "hello");
  // 往隊列queue中添加字符串
  queue.add("hello");
  // 生產(chǎn)成功，喚醒消費條件隊列中的所有線程趕緊去消費
  empty.signalAll();
 } catch (Exception e) {
  //
 } finally {
  lock.unlock();
 }
 }

 //從隊列queue彈出字符串
 public static void poll() {
 lock.lock();
 try {
  // 當隊列queue中一個字符串都沒有，就將剩下的消費線程丟進enpty對應的隊列中
  while (queue.size() == 0) {
  empty.await();
  }
  // 消費隊列queue中的字符串
  String poll = queue.poll();
  System.out.println("consumer:" + poll);
  // 消費成功，就喚醒full中所有的生產(chǎn)線程去生產(chǎn)字符串
  full.signalAll();
 } catch (Exception e) {
  //
 } finally {
  lock.unlock();
 }
 }

 public static void main(String[] args) {
 // 生產(chǎn)者線程
 for (int i = 0; i < 5; i++) {
  new Thread(() -> {
  add();
  }).start();
 }

 // 消費者線程
 for (int i = 0; i < 5; i++) {
  new Thread(() -> {
  poll();
  }).start();
 }
 }
}