如何淺析Java并發工具類在AQS實現

本篇文章給大家分享的是有關如何淺析Java并發工具類在AQS實現，小編覺得挺實用的，因此分享給大家學習，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

眾所周知，AQS是一個Java提高的底層同步工具類。本文就AQS的資源共享方式，state的作用，自定義同步器的方法，CountDownLatch，Semaphore，Semaphore和RateLimiter的區別，CyclicBarrier幾方面來為大家淺析Java并發工具類。 

AQS維護了一個volatile int state（代表共享資源）和一個FIFO線程等待隊列（多線程爭用資源被阻塞時會進入此隊列），用于后續的調度。此外還可能有一個或者多個的Condition單向鏈表，用于Condition的處理，這個單向鏈表不是必須的，可能不存在。

1、AQS的資源共享方式

Exclusive（獨占，只有一個線程能執行，如ReentrantLock）

Share（共享，多個線程可同時執行，如Semaphore/CountDownLatch）

2、state的作用

以ReentrantLock為例，state初始化為0，表示未鎖定狀態。A線程lock()時，會調用tryAcquire()獨占該鎖并將state+1。此后，其他線程再tryAcquire()時就會失敗，直到A線程unlock()到state=0（即釋放鎖）為止，其它線程才有機會獲取該鎖。當然，釋放鎖之前，A線程自己是可以重復獲取此鎖的（state會累加），這就是可重入的概念。但要注意，獲取多少次就要釋放多少次，這樣才能保證state能回到零狀態。

以CountDownLatch以例，任務分為N個子線程去執行，state也初始化為N（注意N要與線程個數一致）。這N個子線程是并行執行的，每個子線程執行完后countDown()一次，state會CAS減1。等到所有子線程都執行完后(即state=0)，會unpark()調用主線程，然后調用主線程就會從await()函數返回，繼續后續動作。

3、自定義同步器的方法

具體線程等待隊列的維護（如獲取資源失敗入隊/喚醒出隊等），AQS已經在頂層實現好了。自定義同步器實現時主要實現以下幾種方法：

isHeldExclusively()：該線程是否正在獨占資源。只有用到condition才需要去實現它。

tryAcquire(int)：獨占方式。嘗試獲取資源，成功則返回true，失敗則返回false。

tryRelease(int)：獨占方式。嘗試釋放資源，成功則返回true，失敗則返回false。

tryAcquireShared(int)：共享方式。嘗試獲取資源。負數表示失敗；0表示成功，但沒有剩余可用資源；正數表示成功，且有剩余資源。

tryReleaseShared(int)：共享方式。嘗試釋放資源，如果釋放后允許喚醒后續等待結點返回true，否則返回false。

4、CountDownLatch

CountDownLatch是通過一個計數器來實現的，計數器的初始值為線程的數量。每當一個線程完成了自己的任務后，計數器的值就會減1。當計數器值到達0時，它表示所有的線程已經完成了任務，然后等待的線程就可以恢復執行任務。

常見運用場景

多線程做資源初始化，主線程先暫停等待初始化結束；每個線程初始化結束后都countDown一次，等全部線程都初始化結束后（state=0），此時主線程再繼續往下執行

5、Semaphore

Semaphore可以控制某個資源可被同時訪問的個數，通過acquire()獲取一個許可，如果沒有就等待，而release() 釋放一個許可。單個信號量的Semaphore對象可以實現互斥鎖的功能，并且可以是由一個線程獲得了“鎖”，再由另一個線程釋放“鎖”，這可應用于死鎖恢復的一些場合。

常見應用場景

Semaphore可以用來做流量控制，限制可以訪問某些資源(物理或邏輯的)，特別公用資源有限的應用場景，比如數據庫連接。

6、Semaphore和RateLimiter的區別

Semaphore：作用是限定只有搶到信號的線程才能執行，其他的都得等待。你可以設置N個信號，這樣最多可以有N個線程同時執行。注意，其他的線程只是掛起了，是通過限制線程個數來進行限流。

RateLimiter：Guava的限流工具類，基于令牌桶算法實現。作用是 限制一秒內只能有N個線程執行，超過了就只能等待下一秒。注意，N是double類型。是從速率來進行限流。

7、CyclicBarrier

CyclicBarrier可以使一定數量的線程反復地在柵欄位置處匯集。當線程到達柵欄位置時將調用await方法，這個方法將阻塞直到所有線程都到達柵欄位置。如果所有線程都到達柵欄位置，那么柵欄將打開，此時所有的線程都將被釋放，而柵欄將會重置為原來的計數以便下次使用。

常見應用場景

用于多線程計算數據，最后合并計算結果的場景。每個parter負責一部分計算，最后進行數據匯總。

以上就是如何淺析Java并發工具類在AQS實現，小編相信有部分知識點可能是我們日常工作會見到或用到的。希望你能通過這篇文章學到更多知識。更多詳情敬請關注億速云行業資訊頻道。