[JUC] AQS共享模式详解

本文通过分析CountDownLatch的实现原理,详细介绍了其如何利用AQS的共享模式进行线程间的同步操作。通过具体场景说明,展示了CountDownLatch在多线程环境下如何控制线程的等待与唤醒机制。

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[JUC] AQS独占模式详解中我们已经结合ReentrantLock分析了AQS独占模式的实现,本文将结合CountDownLatch分析共享模式的实现。

场景说明

如下图所示,有一个初始值为3的CountDownLatch,线程t1和t2在时间线1调用await等待latch的值变为0,线程t3在时间线2调用countDown()latch值减1,线程t4在时间线3调用countDown()latch值减1,线程t5在时间线4调用countDown()latch值减1,此时latch值变为0,线程t1和t2在时间线4后同时获取到锁
场景描述

CountDownLatch是如何使用AQS

首先我们看构造一个CountDownLatch做了什么事情

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

CountDownLatch构造方法实现如下

    public CountDownLatch(int count) {
        if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
        // 创建一个内部的Sync对象,并传入count
        this.sync = new Sync(count);
    }

	private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        ...
        Sync(int count) {
        	// 将AQS的同步状态state设为count
            setState(count);
        }
		...
    }

可见CountDownLatch的构造方法就是将传入的count设置到AQS的同步状态state上去。

### Java JUC AQS 并发编程 抽象队列同步器 使用教程 源码解析 #### 什么是AQS? `AbstractQueuedSynchronizer`(简称AQS),作为Java并发包中的核心组件之一,提供了用于实现锁和其他同步器的基础框架。它不仅简化了锁和同步工具的创建过程,还提高了这些工具的工作效率[^2]。 #### 类图结构与工作原理 AQS的设计围绕着一个FIFO(先进先出)等待队列展开,该队列由多个节点组成,每个节点代表了一个正在等待获取资源的线程。每当有新的竞争者未能立即获得所需资源时,就会被构造成一个新的节点并加入到这个队列之中;而当现有持有者释放其持有的资源之后,则会从队头开始依次唤醒后续等待者去尝试占有资源[^5]。 #### 同步模式分类 为了适应不同场景下的需求,AQS支持两种主要类型的同步方式——独占式以及共享式: - **独占式**:一次只允许单个线程访问临界区,在这种情况下其他任何试图进入同一区域内的请求都将被迫挂起直到前序操作完成为止; - **共享式**:允许多个读取者同时存在而不互相干扰,只要不存在写入动作发生即可保持一致性和安全性[^3]。 #### 自定义同步器的关键接口 对于想要利用AQS来构建特定行为逻辑的新类型而言,开发者通常需要重载以下几个抽象方法以适配具体的应用环境: - `tryAcquire(int arg)` 和 `tryRelease(int arg)` - `tryAcquireShared(int arg)` 及 `tryReleaseShared(int arg)` - `isHeldExclusively()` 上述函数分别对应于独占/共享模式下对资源的操作控制流程,通过合理地覆盖它们可以轻松打造出满足业务特性要求的各种高级别同步原语[^1]。 ```java public class CustomSync extends AbstractQueuedSynchronizer { protected boolean tryAcquire(int acquires) { // 实现具体的独占式获取逻辑 return super.tryAcquire(acquires); } protected boolean tryRelease(int releases) { // 实现具体的独占式释放逻辑 return super.tryRelease(releases); } } ``` #### 队列管理机制详解 在实际运行过程中,AQS内部维护了一条双向链表形式的数据结构用来存储各个待处理的任务单元。每当新成员到来之时便会调用`enqueue()`方法将其追加至末端位置上形成完整的链条关系网状链接,并且借助CAS指令保证整个插入过程的安全可靠性质不受外界因素影响破坏[^4]。
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