福建两学一做网站,wordpress 租赁主题,门户网站内容建设岗位职责,电商网站平台搭建1. 写在前面 AQS#xff08;AbstractQueuedSynchronizer#xff09;是Java并发包#xff08;java.util.concurrent#xff09;中的一个抽象类#xff0c;用于实现同步器#xff08;如锁、信号量、栅栏等#xff09;。AQS提供了一种基于FIFO队列的机制来管理线程的竞争和…1. 写在前面 AQSAbstractQueuedSynchronizer是Java并发包java.util.concurrent中的一个抽象类用于实现同步器如锁、信号量、栅栏等。AQS提供了一种基于FIFO队列的机制来管理线程的竞争和等待状态。其主要作用是简化同步器的实现通过提供通用的同步状态管理和线程排队机制使得开发者可以专注于特定同步器的逻辑。了解AQS的工作原理和应用场景是高级Java开发者需要掌握的重要技能。以下是一些常见的AQS面试题及其详细解答。
2. AQS的工作原理是什么
AQS的核心工作原理基于一个FIFO等待队列和一个同步状态state。其主要步骤如下
同步状态AQS通过一个 int 类型的变量 state 来表示同步状态。子类通过重写 tryAcquire、tryRelease 等方法来定义获取和释放同步状态的逻辑。等待队列当线程无法获取同步状态时会被加入到AQS的FIFO等待队列中队列中的每个节点Node表示一个等待的线程。独占模式和共享模式AQS支持独占模式如独占锁和共享模式如共享锁、信号量。在独占模式下只有一个线程可以获取同步状态在共享模式下多个线程可以同时获取同步状态。模板方法AQS通过模板方法模式提供了通用的同步机制子类只需实现特定的同步逻辑。
3. AQS中的Node节点是什么其作用是什么
AQS中的Node节点是一个内部类 AbstractQueuedSynchronizer.Node用于表示等待队列中的每个线程。Node节点包含以下重要信息
线程引用表示当前节点所关联的线程。等待状态表示当前节点的等待状态如 SIGNAL等待唤醒、CANCELLED取消等。前驱和后继节点用于在等待队列中形成双向链表。模式表示当前节点是独占模式还是共享模式。
Node节点的作用是管理等待队列中的线程状态和排队顺序确保线程能够按照FIFO顺序被唤醒和执行。
4. AQS中的独占模式和共享模式有什么区别
AQS支持两种模式独占模式和共享模式。
4.1 独占模式
只有一个线程可以获取同步状态典型应用独占锁如 ReentrantLock主要方法tryAcquire、tryRelease
4.2 共享模式
多个线程可以同时获取同步状态典型应用共享锁如 ReadWriteLock 中的读锁、信号量如 Semaphore主要方法tryAcquireShared、tryReleaseShared
5. 如何使用AQS实现一个简单的独占锁
可以通过继承AQS并重写其方法来实现一个简单的独占锁。以下是一个示例
import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;public class SimpleLock {private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {Overrideprotected boolean tryAcquire(int arg) {if (compareAndSetState(0, 1)) {setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());return true;}return false;}Overrideprotected boolean tryRelease(int arg) {if (getState() 0) throw new IllegalMonitorStateException();setExclusiveOwnerThread(null);setState(0);return true;}protected boolean isHeldExclusively() {return getState() 1;}}private final Sync sync new Sync();public void lock() {sync.acquire(1);}public void unlock() {sync.release(1);}public boolean isLocked() {return sync.isHeldExclusively();}
}6. 如何使用AQS实现一个简单的共享锁
可以通过继承AQS并重写其方法来实现一个简单的共享锁。以下是一个示例
import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;public class SimpleSharedLock {private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {Overrideprotected int tryAcquireShared(int arg) {for (;;) {int current getState();int newCount current arg;if (compareAndSetState(current, newCount)) {return newCount;}}}Overrideprotected boolean tryReleaseShared(int arg) {for (;;) {int current getState();int newCount current - arg;if (compareAndSetState(current, newCount)) {return newCount 0;}}}}private final Sync sync new Sync();public void lock() {sync.acquireShared(1);}public void unlock() {sync.releaseShared(1);}
}7. AQS的公平锁和非公平锁有什么区别
AQS支持公平锁和非公平锁两种模式
7.1 公平锁
线程按照FIFO顺序获取锁先到先得。公平锁避免了线程饥饿但可能会导致较高的上下文切换开销。典型实现ReentrantLock 的公平模式。
7.2 非公平锁
线程可以插队获取锁不保证FIFO顺序。非公平锁可能会导致线程饥饿但通常性能较高因为减少了上下文切换。典型实现ReentrantLock 的非公平模式默认。
8. AQS的Condition机制是如何实现的
AQS的Condition机制通过内部类 ConditionObject 实现。ConditionObject 提供了 await 和 signal 等方法用于线程的等待和唤醒。其工作原理如下
等待队列每个Condition对象都有一个单独的等待队列线程调用 await 方法时会被加入到该等待队列中并释放当前持有的锁。唤醒机制线程调用 signal 方法时会从等待队列中唤醒一个线程并将其移到同步队列中等待获取锁。
import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
import java.util.concurrent.locks.Condition;public class SimpleLockWithCondition {private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {Overrideprotected boolean tryAcquire(int arg) {if (compareAndSetState(0, 1)) {setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());return true;}return false;}Overrideprotected boolean tryRelease(int arg) {if (getState() 0) throw new IllegalMonitorStateException();setExclusiveOwnerThread(null);setState(0);return true;}protected boolean isHeldExclusively() {return getState() 1;}Condition newCondition() {return new ConditionObject();}}private final Sync sync new Sync();public void lock() {sync.acquire(1);}public void unlock() {sync.release(1);}public Condition newCondition() {return sync.newCondition();}
}
