您好，我是湘王，这是我的博客园，欢迎您来，欢迎您再来～
之前说过，AQS（抽象队列同步器）是Java锁机制的底层实现。既然它这么优秀，是骡子是马，就拉出来溜溜吧。
首先用重入锁来实现简单的累加，就像这样：
/** * 用重入锁实现累加 * * @author 湘王 */
public class MyLockTest { private final Lock lock = new ReentrantLock(); private int value; public int getNext() { lock.lock(); try { value++; } finally { lock.unlock(); } return value; } public static void main(String[] args) { MyLockTest myLock = new MyLockTest(); for (int i = 0; i < 5; i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println(myLock.getNext()); } } }).start(); } } }
运行结果显示数据有重复：
这么简单的计算都能出现重复，这肯定是无法接受的。
再用独占锁来试试看：
/** * 利用AQS实现自定义独占锁 * * @author 湘王 */
public class MyExclusiveLock implements Lock { @Override public void lock() { } @Override public void lockInterruptibly() throws InterruptedException { } @Override public boolean tryLock() { return false; } @Override public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException { return false; } @Override public void unlock() { } @Override public Condition newCondition() { return null; } }
可以看到，实现lock接口，就需要实现若干自定义的接口。然后以内部类继承AQS的方式，实现排他锁，昨天也说过，AQS中tryAcquire()和tryRelease()是一一对应的，也就是也管获取，一个管释放，所以代码是：
/** * 内部类继承AQS的方式，实现排他锁 */
private static class SyncHelper extends AbstractQueuedSynchronizer { private static final long serialVersionUID = -7666580981453962426L; /** * 第一个线程进来，拿到锁就返回true；后面的线程进来，拿不到锁就返回false */ @Override protected boolean tryAcquire(int arg) { // 获取资源状态
int state = getState(); if (0 == state) {// 如果没有线程拿到资源的锁
if (compareAndSetState(0, arg)) { // 保存当前持有同步锁的线程
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); return true; } } else if (Thread.currentThread() == getExclusiveOwnerThread()) { // 如果当前线程再次进来，state + 1，可重入 // 如果这里没有这个判断，那么程序会卡死
setState(state + arg); return true; } return false; } /** * 锁的获取和释放需要一一对应 */ @Override protected boolean tryRelease(int arg) { // 获取资源状态
int state = getState(); // 返回最后一个通过setExclusiveOwnerThread()方法设置过的线程，或者null
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread()) { throw new RuntimeException(); } setState(state - arg); if (0 == state) { setExclusiveOwnerThread(null); return true; } return false; } protected Condition newCondition() { return new ConditionObject(); } }
然后再用AQS实现lock接口的方法：
/** * 利用AQS实现自定义独占锁 * * @author 湘王 */
public class MyExclusiveLock implements Lock { private final SyncHelper synchepler = new SyncHelper(); @Override public void lock() { synchepler.acquire(1); } @Override public void lockInterruptibly() throws InterruptedException { synchepler.acquireInterruptibly(1); } @Override public boolean tryLock() { return synchepler.tryAcquire(1); } @Override public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException { return synchepler.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(time)); } @Override public void unlock() { synchepler.release(1); } @Override public Condition newCondition() { return synchepler.newCondition(); } /** * 内部类继承AQS的方式，实现排他锁 */
private static class SyncHelper extends AbstractQueuedSynchronizer { private static final long serialVersionUID = -7666580981453962426L; /** * 第一个线程进来，拿到锁就返回true；后面的线程进来，拿不到锁就返回false */ @Override protected boolean tryAcquire(int arg) { // 获取资源状态
int state = getState(); if (0 == state) {// 如果没有线程拿到资源的锁
if (compareAndSetState(0, arg)) { // 保存当前持有同步锁的线程
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); return true; } } else if (Thread.currentThread() == getExclusiveOwnerThread()) { // 如果当前线程再次进来，state + 1，可重入 // 如果这里没有这个判断，那么程序会卡死
setState(state + arg); return true; } return false; } /** * 锁的获取和释放需要一一对应 */ @Override protected boolean tryRelease(int arg) { // 获取资源状态
int state = getState(); // 返回最后一个通过setExclusiveOwnerThread()方法设置过的线程，或者null
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread()) { throw new RuntimeException(); } setState(state - arg); if (0 == state) { setExclusiveOwnerThread(null); return true; } return false; } protected Condition newCondition() { return new ConditionObject(); } } }
然后再运行测试：
/** * 实现Lock接口方法并运行排他锁测试 * * @author 湘王 */
public class MyExclusiveLockTester { // 用自定义AQS独占锁实现
private Lock lock = new MyExclusiveLock(); private int value; public int accmulator() { lock.lock(); try { ++value; } finally { lock.unlock(); } return value; } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { MyExclusiveLockTester test = new MyExclusiveLockTester(); for (int i = 0; i < 5; i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println(test.accmulator()); } } }).start(); } } }
可以看到，结果无论怎么样都不会再重复了。
这个只是简单的累加，接下来用AQS来实现一个实际的生活场景。比如周末带女票或男票去步行街吃饭，这时候人特别多，需要摇号，而且一次只能进去三张号（不按人头算，按叫到的号来算），该怎么实现呢？
可以顺着这个思路：摇号机虽有很多号，但它本质上是个共享资源，很多人可以共享，但是每次共享的数量有限。这其实就是个可以指定数量的共享锁而已。
既然有了思路，那接下来就好办了。
/** * 利用AQS实现自定义共享锁 * * @author 湘王 */
public class MyShareLock implements Lock { @Override public void lock() { } @Override public void lockInterruptibly() throws InterruptedException { } @Override public boolean tryLock() { return false; } @Override public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException { return false; } @Override public void unlock() { } @Override public Condition newCondition() { return null; } }
还是一样实现Lock接口，但这次是用AQS实现共享锁。
/** * 内部类继承AQS实现共享锁 * */
private static class SyncHelper extends AbstractQueuedSynchronizer { private static final long serialVersionUID = -7357716912664213942L; /** * count表示允许几个线程能同时获得锁 */
public SyncHelper(int count) { if (count <= 0) { throw new IllegalArgumentException("锁资源数量必须大于0"); } // 设置资源总数
setState(count); } /** * 一次允许多少个线程进来，允许数量的线程都能拿到锁，其他的线程进入队列 */ @Override protected int tryAcquireShared(int acquires) { // 自旋
for (;;) { int state = getState(); int remain = state - acquires; // 判断剩余锁资源是否已小于0或者CAS执行是否成功
if (remain < 0 || compareAndSetState(state, remain)) { return remain; } } } /** * 锁资源的获取和释放要一一对应 */ @Override protected boolean tryReleaseShared(int releases) { // 自旋
for (;;) { // 获取当前state
int current = getState(); // 释放状态state增加releases
int next = current + releases; if (next < current) {// 溢出
throw new Error("Maximum permit count exceeded"); } // 通过CAS更新state的值 // 这里不能用setState()
if (compareAndSetState(current, next)) { return true; } } } protected Condition newCondition() { return new ConditionObject(); } }
然后再来改造之前实现的接口：
/** * 利用AQS实现自定义共享锁 * * @author 湘王 */
public class MyShareLock implements Lock { public static int count; private final SyncHelper synchepler = new SyncHelper(count); @Override public void lock() { synchepler.acquireShared(1); } @Override public void lockInterruptibly() throws InterruptedException { synchepler.acquireSharedInterruptibly(1); } @Override public boolean tryLock() { return synchepler.tryAcquireShared(1) > 0; } @Override public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException { return synchepler.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(time)); } @Override public void unlock() { synchepler.releaseShared(1); } @Override public Condition newCondition() { return synchepler.newCondition(); } /** * 内部类继承AQS实现共享锁 * */
private static class SyncHelper extends AbstractQueuedSynchronizer { private static final long serialVersionUID = -7357716912664213942L; /** * count表示允许几个线程能同时获得锁 */
public SyncHelper(int count) { if (count <= 0) { throw new IllegalArgumentException("锁资源数量必须大于0"); } // 设置资源总数
setState(count); } /** * 一次允许多少个线程进来，允许数量的线程都能拿到锁，其他的线程进入队列 */ @Override protected int tryAcquireShared(int acquires) { // 自旋
for (;;) { int state = getState(); int remain = state - acquires; // 判断剩余锁资源是否已小于0或者CAS执行是否成功
if (remain < 0 || compareAndSetState(state, remain)) { return remain; } } } /** * 锁资源的获取和释放要一一对应 */ @Override protected boolean tryReleaseShared(int releases) { // 自旋
for (;;) { // 获取当前state
int current = getState(); // 释放状态state增加releases
int next = current + releases; if (next < current) {// 溢出
throw new Error("Maximum permit count exceeded"); } // 通过CAS更新state的值 // 这里不能用setState()
if (compareAndSetState(current, next)) { return true; } } } protected Condition newCondition() { return new ConditionObject(); } } }
接下来就该测试咱们需要的效果是否能实现了：
public class MyShareLockTester { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 用自定义AQS共享锁实现 // 一次允许发放三把锁
MyShareLock.count = 3; final Lock lock = new MyShareLock(); // 模拟20个客户端访问
for (int i = 0; i < 20; i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { lock.lock(); System.out.println("持有 " + Thread.currentThread().getName() + " 的客人可以进餐厅就餐"); // 每两次叫号之间间隔一段时间，模拟真实场景
Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { // 使用完成释放锁
lock.unlock(); } } }).start(); } } }
这里有20个号，每次只能发放3张，运行之后就可以看到确实如此。
AQS是个很神奇也很好玩的东西，就像它的作者（也是除了高司令就是对Java影响最大的那个人，整个Java的多线程juc包代码就是他编写的）Doug Lea在AbstractQueuedSynchronizer的注释中所说：AQS只是一个框架，至于怎么玩，就是你的事了！
感谢您的大驾光临！咨询技术、产品、运营和管理相关问题，请关注后留言。欢迎骚扰，不胜荣幸～