Java 并发面试题, 说说 AQS 吧?
Java 并发面试题, 说说 AQS 吧?
QA
Step 1
Q:: 说说 AQS 吧？
A:: AQS (AbstractQueuedSynchronizer) 是 Java 并发包中用于构建锁和同步器的基础框架。它通过一个先进先出（FIFO）队列来管理线程的获取和释放。AQS 主要通过两种方式进行同步：独占模式（如 ReentrantLock）和共享模式（如 CountDownLatch）。在独占模式下，只有一个线程可以获取资源；而在共享模式下，多个线程可以同时获取资源。AQS 提供了丰富的 API 和灵活的扩展性，使得开发人员可以方便地实现自定义的同步器。
Step 2
Q:: AQS 的核心机制是什么？
A:: AQS 的核心机制包括以下几点：
1. State：一个 volatile 变量，用于表示当前的同步状态。
2. FIFO 队列：通过 Node 类实现，用于保存等待获取资源的线程。
3. CAS 操作：通过 compareAndSet 方法原子性地更新 state 变量，确保线程安全。
4. 自定义同步器：通过继承 AQS 并重写其模板方法（如 tryAcquire、tryRelease）来实现不同的同步策略。
Step 3
Q:: 如何使用 AQS 实现一个自定义锁？
A:: 实现一个自定义锁需要以下步骤：
1. 继承 AbstractQueuedSynchronizer 类。
2. 实现 tryAcquire 和 tryRelease 方法，用于定义获取和释放锁的逻辑。
3. 实现 lock 和 unlock 方法，调用 AQS 提供的 acquire 和 release 方法。
4. 可以根据需要实现 Condition 接口来支持条件变量。示例如下：
class CustomLock extends AbstractQueuedSynchronizer {
@Override
protected boolean tryAcquire(int arg) {
if (compareAndSetState(0, 1)) {
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
return true;
}
return false;
}
@Override
protected boolean tryRelease(int arg) {
setExclusiveOwnerThread(null);
setState(0);
return true;
}
public void lock() { acquire(1); }
public void unlock() { release(1); }
}
Step 4
Q:: AQS 支持的同步模式有哪些？
A:: AQS 支持两种同步模式：
1. 独占模式（Exclusive）：在这种模式下，只有一个线程可以访问资源。例如 ReentrantLock 就是基于这种模式实现的。
2. 共享模式（Shared）：在这种模式下，多个线程可以同时访问资源。例如 CountDownLatch、Semaphore 和 CyclicBarrier 就是基于这种模式实现的。
Step 5
Q:: AQS 的 Node 结构是什么样的？
A:: AQS 的 Node 结构是一个内部类，包含以下字段：
1. thread：当前节点代表的线程。
2. nextWaiter：指向下一个节点，形成一个队列。
3. waitStatus：表示节点的等待状态，如 SIGNAL、CANCELLED 等。
4. prev 和 next：用于构成双向链表，形成同步队列。Node 主要用于管理和控制线程的排队和唤醒。