java并发编程：juc、aqs

在现代软件开发中，多核处理器的普及使得并发编程成为开发者不可忽视的技能。Java 并发编程中的 JUC（java.util.concurrent）库以及其核心组件 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）在构建高性能、可伸缩性的多线程应用方面具有重要的地位。 AQS 是 JUC 中的核心组件，它提供了一个框架，让开发者能够轻松地构建自定义的同步器。通过继承 AQS，可以实现不同的同步机制，如独占锁、共享锁等。 高效的等待队列： AQS 内部维护了一个等待队列，用于管理等待锁的线程。这个队列的实现基于链表，可以高效地管理大量的等待线程，实现线程的排队和唤醒。 JUC 和 AQS 在 Java 并发编程中扮演着至关重要的角色。JUC 提供了丰富的多线程并发工具，可以帮助开发者构建高性能、可伸缩性的多线程应用。而 AQS 则是 JUC 的核心组件，提供了自定义同步器的框架，使得开发者能够灵活地实现各种同步机制。深入理解和掌握 JUC 和 AQS，可以让开发者更好地应对多线程并发编程中的挑战，提高程序性能和稳定性。 Java并发编程中的`JUC`(Java Util Concurrency)库是Java平台中用于处理多线程问题的核心工具包，它提供了一系列高效、线程安全的工具类，帮助开发者编写并发应用程序。`AQS`(AbstractQueuedSynchronizer)是JUC库中的一个关键组件，它是一个抽象基类，为构建自定义的同步器提供了基础框架。AQS通过内部维护一个基于链表的等待队列，有效地管理线程的同步和唤醒，从而实现锁和其他同步原语。 **AQS核心特性：** 1. **资源管理**：AQS定义了两种资源获取方式：独占和共享。独占模式下，只有一个线程能访问执行，如ReentrantLock；共享模式下，多个线程可以同时访问执行，如Semaphore、CountDownLatch和CyclicBarrier。ReentrantReadWriteLock则结合了这两种模式，允许多个线程同时对同一资源进行读操作。 2. **等待队列**：AQS使用CLH（Craig, Landin, and Hagersten）队列锁作为其数据结构，这是一个虚拟的双向队列。当线程无法立即获取资源时，会被构造成队列中的节点加入等待。队列的头部（head）主要负责后续调度，尾部（tail）则用于添加新的等待线程。此外，AQS还支持条件变量（Condition），每个Condition对应一个单向链表，只有在使用条件变量时才会创建。 3. **核心方法**：AQS提供了几个关键的抽象方法，如`tryAcquire()`和`tryRelease()`用于独占模式的资源获取和释放，以及`tryAcquireShared()`和`tryReleaseShared()`用于共享模式。子类需要根据具体实现重写这些方法。 4. **锁状态**：AQS使用一个int型变量表示锁的状态，高16位用于读锁，低16位用于写锁。这意味着读写锁的最大数量为2的16次方，即65536。 **BlockingDeque（阻塞双端队列）**：在JUC中，`BlockingDeque`是一种线程安全的双端队列，可以用于生产者-消费者模型。与`BlockingQueue`类似，它允许一个线程生产对象，另一个线程消费对象，但`BlockingDeque`允许在两端进行插入和移除操作，灵活性更高。常见的`BlockingDeque`实现有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingDeque等。 **应用场景示例**： - **ReentrantReadWriteLock**：适用于需要多线程读取和限制写入的场景，例如数据库查询和缓存系统。 - **Semaphore**：在需要限制同时访问特定资源的线程数量时，例如线程池的线程限制或停车场的车位管理。 - **CountDownLatch**：用于一次性同步多个任务，例如在测试中等待所有子任务完成后再继续主任务。 - **CyclicBarrier**：允许一组线程等待彼此到达某个点后一起继续执行，例如多线程计算中各个计算阶段的同步。 理解并熟练掌握JUC和AQS对于Java并发编程至关重要，它们提供了强大且灵活的工具，可以有效解决多线程环境下的同步和通信问题，提高程序的性能和可扩展性。通过自定义AQS的子类，开发者可以根据实际需求构建出满足特定场景的同步器。