浅析Java并发工具类在AQS实现

　　AQS是Java改进的一种底层同步工具类。这篇文章涉及AQS资源共享的方式，角色状态，定制同步器的方法，CountDownLatch，区分Semaphore、Semaphore和RateLimiterCyclicBarrier的几个方面对Java并发工具类进行了剖析。

　　AQS维护一个volatileintstate(代表共享资源)和一个FIFO线程等待队列(多线程争用资源被阻塞时将进入该队列)，用于后续调度。另外，对于Condition的处理，可能还有一个或多个Condition单向链表，该链表不是必需的，可能不存在。

　　1.AQS如何共享资源。

　　Exclusive(只有一个线程可以执行，比如ReentrantLock)

　　共享(多个线程可以同时执行，比如Semaphore/CountDownLatch)

　　2.state的作用。

　　在ReentrantLock的例子中，状态被初始化为0，这表明状态是没有锁定的。当A线程lock()时，调用tryAcquire()对该锁进行排他，然后将state+1。然后，当其他线程再tryAcquire()()时失败，直到A线程unlock()()到state=0(即释放锁定)，其他线程才有机会获得锁。自然地，在释放锁之前，A线程本身就可以获得这个锁(state累积)，这就是可重入的概念。但是，请注意，获取的次数将被释放多少次，以便确保state可以返回到0状态。

　　例如CountDownLatch，任务被分成N个线程来执行，同时初始化成N(注意N要和线程的数目一致)。这个子线程是以并行方式执行的，在每个子线程执行完countDown()()之后，state将CAS减去1。直到所有子线程执行完毕(即state=0)，将unpark()调用主线程，然后调用主线程将从await()函数返回，并继续执行后续操作。

　　3.同步器的定制方法。

　　特定线程等待队列的维护(例如获取资源失败进入/唤醒出队等),AQS已经在最上面实现了。当定制的同步器实现时，主要实现一些方法：

　　isHeldExclusively()：线程是独占资源吗?您只需要使用condition来实现它。

　　tryAcquire(int)：唯一的。试图获得资源，成功后返回true，失败返回false。

　　tryRelease(int)：专有的。试图释放资源，成功后返回true，失败后返回false。

　　tryAcquireShared(int)：如何共享。试图获得资源。负的数字表示失败;0代表成功，但是没有剩余的可用资源;正的数字是成功的，还有剩余的资源。

　　tryReleaseShared(int)：如何共享。试图释放资源，如果唤醒后续的待结点之后返回true，否则返回false。

　　4.CountDownLatch。

　　CountDownLatch是通过计数器实现的，它的初始值是线程的数目。无论何时，当线程完成其自身的任务时，计数器值将减少1。随着计数器的值达到0时，它指示所有线程都已经完成任务，然后等待的线程可以继续执行任务。

　　通用应用场景。

　　多线程进行资源初始化，主线程将暂停等待初始化结束;在所有线程初始化结束之后，在所有线程初始化结束之后，都进行一次countDown，然后在此期间继续执行主线程。

　　5.Semaphore

　　Semaphore可以控制某一资源可以同时访问的数量，通过acquire()获得了授权，如果不等待，而release()释放了许可。单一信号量的Semaphore对象可以实现互斥，可以通过一个线程获得锁，然后通过另一个线程释放锁，这种方法可以应用到某些情况下进行死锁恢复。

　　通用的应用场景。

　　Semaphore可用于流量控制，限制对某些资源(物理或逻辑)的访问，特别是对公共资源有限的应用场景，如数据库连接。

　　6.Semaphore与RateLimiter的不同。

　　Semaphore：这个功能将只能限制只获取信号的线程执行，其它线程必须等待。您可以设置N个信号，以便同时执行N个线程。请注意，其他线程只是挂起，并且限制线程数目以限制其流量。

　　RateLimiter:Guava的流量限制类，基于标记桶算法实现。它的功能是限制在一秒内只可以有N个线程执行，超过时只能等待下一秒。请注意N的类型为double。以速率为依据的限制流量。

　　7.CyclicBarrier。

　　CyclicBarrier可以让一些线程重复地聚集到栅栏位置上。await方法是在线程达到栅栏位置时被调用的，这个方法会阻塞，直到所有的线程都到达栅栏位置。假如所有的线程都达到了栅栏位置，那么栅栏就会打开，这时所有的线程都会被释放，栅栏也会重新设置为下一次使用的原始计数。

　　通用的应用场景。

　　对多线程数据进行计算，最后合并计算结果的方案。每一个parter负责一部分计算，最后完成数据汇总。

　　上面是对AQSJava并发工具类的一个简单介绍，不知道大家都了解了吗?