Java AQS深度解析：并发控制的核心工具

"Java AQS详解" 在Java并发编程领域，AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 是一个至关重要的工具，它为实现高效的线程同步提供了基础框架。AQS是一个抽象类，它通过内部维护的volatile int state字段以及一个FIFO等待队列来管理线程对共享资源的访问。state字段表示资源的状态，而等待队列用于存储那些因竞争资源失败而被阻塞的线程。 AQS的核心机制包括两个关键部分：state的管理以及线程的排队策略。state的访问通过三个原子操作完成：getState()用于读取当前状态，setState()用于设置状态，而compareAndSetState()用于原子地更新状态，这是基于CAS（Compare And Swap）操作实现的。这种无锁的更新机制确保了状态修改的线程安全。 AQS支持两种资源共享模式：Exclusive（独占模式）和Shared（共享模式）。在独占模式下，只有一个线程可以持有资源，如ReentrantLock；而在共享模式下，允许多个线程同时访问，如Semaphore和CountDownLatch。自定义同步组件需要实现特定的接口方法来定义资源的获取和释放行为。 对于独占模式，自定义同步器需要实现tryAcquire()和tryRelease()方法。前者在尝试获取资源失败时返回false，成功则返回true，并更新state值。后者负责释放资源，同样根据成功与否返回布尔值。共享模式下，则需要实现tryAcquireShared()和tryReleaseShared()，它们处理多线程共享资源的获取和释放，返回值表示获取或释放资源后的状态。 以ReentrantLock为例，当线程首次获取锁时，state为0，表示未锁定。线程通过调用tryAcquire()尝试加锁，成功后将state加1，表示线程已持有锁。当线程释放锁时，tryRelease()会减小state的值，若state归零，则表示锁已被完全释放，其他线程可以尝试获取。 AQS内部的等待队列是一个基于链接节点的CLH（Craig, Landin, and Hagersten）队列，每个节点代表一个等待线程。当线程尝试获取资源失败时，会被构造成节点加入到队列尾部，等待被唤醒。队列中的节点按照FIFO规则进行出队，确保公平性。当某个线程释放资源时，AQS会检查并唤醒队列头的节点，使其重新尝试获取资源。 AQS提供了一种高效、灵活的同步框架，使得开发者能够方便地创建自定义的同步组件，而无需关心底层线程调度和队列管理的复杂性。无论是ReentrantLock的重入特性，还是Semaphore的信号量控制，或者是CountDownLatch的一次性计数器，都是基于AQS的机制实现的，体现了AQS的强大功能和广泛适用性。理解并掌握AQS的原理和用法，对于深入学习Java并发编程至关重要。