深入剖析Java AQS并发原理与CountDownLatch应用

Java并发领域中的AbstractQueuedSynchronizer(AQS)是一个核心组件，位于Java并发工具包J.U.C (Java Util Concurrency)之下。AQS是抽象同步器的缩写，它提供了一种基础框架，用于构建基于FIFO（先进先出）队列的锁和其他同步机制。AQS的设计理念在于简洁高效地处理并发场景，特别是对于多线程同步和重入控制。 AQS的关键特性包括： 1. **数据结构**: AQS内部使用Node类实现了FIFO队列，这使得它能够支持线程的排队请求。队列的管理主要通过一个volatile整型变量state来实现，这个状态变量可以反映出线程对资源的访问情况，比如重入次数。 2. **状态管理**: `getState()`、`setState()`和`compareAndSetState()`方法是AQS中常用的三个操作状态的方法。`getState()`用于获取当前状态，`setState()`用于设置状态，而`compareAndSetState()`则是一个原子操作，用于比较并更新状态，常用于避免竞态条件。 3. **继承与实现**: 子类通过继承AQS并实现`acquire()`和`release()`方法来定制同步行为。这些方法控制着线程何时获得和释放资源，从而实现不同类型的锁行为，如独占（排他）锁和共享锁。 4. **模式支持**: AQS支持两种主要的同步模式：独占（如ReentrantLock）和共享（例如Semaphore）。ReentrantLock通过内部类分别处理独占和共享模式，允许线程以互斥或非互斥的方式访问资源。 5. **CountDownLatch示例**: CountDownLatch是AQS的一个具体应用，它通过维护一个计数器来实现线程间的协同等待。每个线程在调用`await()`时会被阻塞，直到计数器减为零，此时线程才会继续执行。CountDownLatch常用于同步多线程操作，如并行计算中的任务调度。 理解AQS的原理和用法对于深入学习Java并发编程至关重要，因为它不仅提供了基础同步机制，还为许多高级并发工具提供了核心支持，如Semaphore、CyclicBarrier等。通过结合源码分析，开发者可以更好地优化线程管理和资源控制，提高并发程序的性能和稳定性。