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什么是AbstractQueuedSynchronizer的独占模式与共享模式

P粉602998670

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发布时间:2026-02-23 09:00:52

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aqs中独占模式靠tryacquire/tryrelease控制锁获取与释放,共享模式靠tryacquireshared(返回负数失败、0成功不传播、正数成功并传播)和releaseshared实现唤醒传播,二者共用队列但行为不同,需严格区分模式使用。

什么是abstractqueuedsynchronizer的独占模式与共享模式

独占模式下,tryAcquiretryRelease 是关键入口

如果你在写一个类似 ReentrantLock 的自定义锁,必须重写 tryAcquiretryRelease —— 这两个方法决定了“谁能在当前状态拿到锁”和“释放后是否真能唤醒别人”。AQS 不管你逻辑怎么写,只认返回值:tryAcquire 返回 true 才算抢锁成功,false 就进队列等待。

  • 常见错误:在 tryAcquire 里没检查重入(比如用 getState() == 0 判空,但没处理当前线程已持有锁的情况),导致可重入语义失效
  • 参数 arg 含义由你定义,比如是“加锁次数”或“资源配额”,但必须和 tryRelease 中的 arg 对齐,否则 state 值会错乱
  • 不要在 tryAcquire 里阻塞或 sleep,它必须快速返回;阻塞逻辑由 AQS 自动完成(进队 + park)

共享模式下,tryAcquireShared 的返回值有特殊含义

tryAcquireShared 不是布尔值,而是返回一个 int:负数表示失败,0 表示成功但不传播唤醒,正数表示成功且应继续唤醒后继节点。这个设计直接决定了“唤醒链”是否启动 —— 比如 Semaphore 许可够用时返回 1,就会触发 doReleaseShared 连续唤醒多个等待者。

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  • 容易踩的坑:返回 0 而非正数,结果只有第一个等待线程被唤醒,其余卡死 —— 看似获取成功,实则没触发传播
  • 共享模式下 releaseShared 不保证唤醒全部等待者,它只负责“尝试传播”,真正能否全唤醒,取决于每个 tryAcquireShared 是否返回正值
  • 如果你实现的是“读多写少”的场景(如 ReadWriteLock),要注意读锁获取不能阻塞写锁的排队,这需要在 shouldParkAfterFailedAcquireacquireQueued 中做额外判断

两种模式共用同一队列,但唤醒行为截然不同

独占模式释放锁后调用 unparkSuccessor,只唤醒队列里第一个有效后继;共享模式调用 doReleaseShared,会反复尝试唤醒、设头、再传播,直到遇到一个 tryAcquireShared 返回负数或队列尾部。

  • 性能影响:共享模式一次 releaseShared 可能引发多次 CAS 和多次 unpark,高并发下注意避免过度唤醒(比如用 PROPAGATE 状态做优化)
  • 调试线索:如果发现多个线程始终只唤醒一个,先查 tryAcquireShared 是否返回了 0 而非 >0;如果唤醒太多导致 CPU 飙高,检查是否漏了对 state 的边界控制(比如许可数溢出)
  • Node 的 nextWaiter 字段在共享模式下固定为 Node.SHARED,这是 AQS 区分模式的底层标记,别手动改它

子类不该同时支持两种模式,除非像 ReadWriteLock 那样明确分离语义

AQS 允许子类同时实现独占和共享方法,但绝大多数情况下这是危险的。比如你在一个同步器里既重写了 tryAcquire 又重写了 tryAcquireShared,却没严格隔离使用路径,就可能让读操作误走独占流程,或写操作被当成共享请求放行。

  • 典型反例:自己封装一个“带超时的信号量”,却把 acquire(独占)和 acquireShared(共享)混用,结果超时逻辑只在独占路径生效,共享路径永远不响应中断
  • 正确做法:按用途选一种模式,然后彻底屏蔽另一种。例如只做限流就用共享模式,只做互斥就用独占模式;若真要读写分离,像 ReentrantReadWriteLock 那样拆成两个内部同步器更安全
  • 序列化时 state 是唯一保存的字段,如果两种模式共用同一个 state 含义(比如既表示锁重入次数又表示剩余许可数),反序列化后状态语义就崩了
AQS 的模式选择不是语法糖,它绑定了整个等待、唤醒、传播、中断响应的行为链条。写错一个返回值,就可能让线程永远等不到唤醒,或者唤醒一堆根本拿不到资源的线程。

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