java高并发7.1 AQS--CountDownLatch, Semaphore, CyclicBarrier_aqs countdownlatch叫什么

作者：盐析白兔 | 2024-02-27 01:30:40

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aqs countdownlatch叫什么

文章包含了：

AQS简介
AQS设计思想
AQS的大致实现思路
AQS组件：CountDownLatch
AQS组件：Semaphore
AQS组件：CyclicBarrier

AQS简介

AQS全名：AbstractQueuedSynchronizer，是并发容器J.U.C（java.lang.concurrent）下locks包内的一个类,

J.U.C大大提高了java包的并发性能, 而AQS为J.U.C的核心。

它实现了一个FIFO(FirstIn、FisrtOut先进先出)的队列并并利用一个int类型的变量标识状态。底层实现的数据结构是一个双向链表。

Sync queue：同步队列，是一个双向列表。包括head节点和tail节点。head节点主要用作后续的调度。

Condition queue：非必须，单向列表。当程序中存在cindition的时候才会存在此列表。

AQS设计思想

使用Node实现FIFO队列，可以用于构建锁或者其他同步装置的基础框架。
利用int类型标识状态。在AQS类中有一个叫做state的成员变量
基于AQS有一个同步组件，叫做ReentrantLock。在这个组件里，stste表示获取锁的线程数，假如state=0，表示还没有线程获取锁，1表示有线程获取了锁。大于1表示重入锁的数量。
继承：子类通过继承并通过实现它的方法管理其状态（acquire和release方法操纵状态）。
可以同时实现排它锁和共享锁模式（独占、共享），站在一个使用者的角度，AQS的功能主要分为两类：独占和共享。它的所有子类中，要么实现并使用了它的独占功能的api，要么使用了共享锁的功能，而不会同时使用两套api，即便是最有名的子类ReentrantReadWriteLock也是通过两个内部类读锁和写锁分别实现了两套api来实现的。

AQS的大致实现思路

AQS内部维护了一个CLH队列来管理锁。线程会首先尝试获取锁，如果失败就将当前线程及等待状态等信息包装成一个node节点加入到同步队列sync queue里。

接着会不断的循环尝试获取锁，条件是当前节点为head的直接后继才会尝试。如果失败就会阻塞自己直到自己被唤醒。而当持有锁的线程释放锁的时候，会唤醒队列中的后继线程。

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AQS同步组件*

1.CountDownLatch(闭锁)

通过一个计数来保证线程是否需要被阻塞。实现一个或多个线程等待其他线程执行的场景。

我们定义一个CountDownLatch,他是一个同步辅助类, 通过它实现类似于阻塞当前线程的功能，通过给定的计数器为其初始化，该计数器是原子性操作，保证同时只有一个线程去操作该计数器。调用该类await方法的线程会一直处于阻塞状态。只有其他线程调用countDown方法（每次使计数器-1），使计数器归零才能继续执行。

核心方法:countDown方法, await方法

执行结果:

我们可以看到finish实在所有线程调用完之后执行的*(await可以保证前面的线程执行完)

如果线程池不再使用了, 记得调用shutdown方法 , 来节省资源 .

CountDownLatch的await方法还有重载形式，可以设置等待的时间，如果超过此时间，计数器还未清零，则不继续等待：


countDownLatch.await(10, TimeUnit.MILLISECONDS);
 
//参数1：等待的时间长度
 
//参数2：等待的时间单位

2.Semaphore

用于保证同一时间并发访问线程的数目。
信号量在操作系统中是很重要的概念，Java并发库里的Semaphore就可以很轻松的完成类似操作系统信号量的控制。Semaphore可以很容易控制系统中某个资源被同时访问的线程个数。
在数据结构中我们学过链表，链表正常是可以保存无限个节点的，而Semaphore可以实现有限大小的列表。
使用场景：仅能提供有限访问的资源。比如数据库连接。
Semaphore使用acquire方法和release方法来实现控制：

两个核心方法: acquire方法和release方法

应用场景:

常用于仅能提供有限访问的资源, 比如数据库最大的连接数只有20 ,而上层应用的并发数可能远远大于20 ,如果同时操作, 可能会导致异常 , 这个时候就可以用Semaphore来做并发控制.

举个例子: