Java 中怎么理解 AQS(AbstractQueuedSynchronizer)抽象队列同步器的独占锁与共享锁实现

轻枫小哥_4471

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2026-08-16

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aqs的独占锁与共享锁本质是两种资源访问策略,区别在于同一时刻允许持有资源的线程数量:独占模式仅限一个线程(如reentrantlock),state表示锁状态或重入次数;共享模式允许多个线程(如semaphore),state表示剩余资源数,获取成功可返回正数,释放可能连环唤醒。

java 中怎么理解 aqs(abstractqueuedsynchronizer)抽象队列同步器的独占锁与共享锁实现

AQS 的独占锁与共享锁,本质是两种资源访问策略,区别在于“同一时刻允许多少线程持有资源”,而 AQS 本身不直接实现锁,只提供统一的排队、阻塞、唤醒和状态管理骨架。

独占模式:一次只给一个线程

适用于排他性场景,比如 ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock 的写锁。核心特点是:state 只能被一个线程修改成功,且通常用 state = 1 表示已锁定,>1 表示可重入次数。AQS 不关心“谁加的锁”,只通过 tryAcquiretryRelease 让子类定义获取/释放逻辑。

  • 获取失败就入队等待:线程调用 acquire,若 tryAcquire 返回 false,AQS 自动将其封装为 Node 加入 CLH 队列尾部,并挂起线程
  • 释放后唤醒下一个:成功调用 tryRelease 后,AQS 检查队列头结点的后继是否在等待(waitStatus == SIGNAL),是则唤醒它
  • 可重入靠线程身份判断:比如 getExclusiveOwnerThread() == current 成立时,允许 state 累加,不抢占新队列位置

共享模式:多个线程可同时通行

适用于协同型场景,比如 Semaphore(允许多个许可)、CountDownLatch(等待计数归零)、ReentrantReadWriteLock 的读锁。关键在于:state 表示的是“剩余可用资源数”或“待满足的条件值”,不是简单的 0/1 标志

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  • 获取成功可能仍留余量tryAcquireShared 返回正数,表示获取成功且还有资源;返回 0 表示刚好用完;负数表示失败(如当前 state 不足)
  • 释放可能触发连环唤醒tryReleaseShared 返回 true 时,AQS 会循环唤醒所有后续共享节点,因为多个线程可能同时满足条件(例如 CountDownLatch 中最后一个 countDown 触发所有 await 线程恢复)
  • 节点状态支持传播:共享节点被唤醒后,若继续调用 doAcquireShared,会尝试将唤醒信号向后传递(PROPAGATE 状态就是为此设计)

state 字段是统一入口,语义由模式决定

state 是 int 类型,不是 boolean,正是因为要兼顾两种模式的需求。在独占模式下,它记录锁的持有次数;在共享模式下,它可能是许可总数、倒计时初始值、或读锁计数。AQS 不解释 state 含义,只保证它的读写具有 volatile 语义,并通过 CAS 原子更新。

  • ReentrantLock:state 初始为 0,lock() → state+1,unlock() → state−1
  • Semaphore(3):state 初始化为 3,acquire() → state−1(成功时),release() → state+1
  • CountDownLatch(5):state 初始化为 5,countDown() → state−1,await() 在 state==0 时才返回

自定义同步器只需专注业务逻辑

AQS 把脏活累活全包了:线程怎么排队、怎么挂起、怎么唤醒、怎么取消、怎么处理中断和超时。你只要继承 AQS,实现几个模板方法即可:

  • 独占模式必重写:tryAcquiretryRelease
  • 共享模式必重写:tryAcquireSharedtryReleaseShared
  • 用到 Condition 才需实现:isHeldExclusively

不需要手动操作队列、不用写 CAS 循环、也不用管线程调度细节——这些都由 AQS 的 acquirereleaseacquireShared 等模板方法自动完成。

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