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Java 中 Semaphore 内部如何利用 AQS 实现同步等待

星婷酱_9590

星婷酱_9590

发布时间:2026-07-12 08:14:16

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来源于php中文网

原创

Semaphore基于AQS实现,以state字段直接表示剩余许可数:构造时设初值,acquire()使state减1(负则入队),release()使state加1并唤醒头节点;采用共享模式,通过tryAcquireShared判断获取是否成功。

java 中 semaphore 内部如何利用 aqs 实现同步等待

Semaphore 内部通过继承 AQS(AbstractQueuedSynchronizer)并复用其队列管理与状态控制机制,实现许可的获取、释放和线程阻塞/唤醒。它不依赖线程绑定,而是纯粹靠 state 字段表示剩余许可数,所有同步逻辑围绕这个整型状态展开。

state 直接代表 permits 数量

AQS 的 state 字段在 Semaphore 中被直接用作可用许可计数器:

  • 构造时调用 setState(permits),初始值即为总许可数
  • acquire() 对应 state -= 1;若减后为负,说明无许可可用,当前线程入队等待
  • release() 对应 state += 1;释放后立即尝试唤醒队列头部等待线程
  • 整个过程不记录持有线程(区别于 ReentrantLock),任意线程都可 release

共享式获取逻辑走 tryAcquireShared

Semaphore 使用 AQS 的共享模式(shared mode),核心是重写 tryAcquireShared(int):

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  • 该方法返回值决定是否获取成功:≥0 表示成功,
  • 内部用 CAS 原子更新 state,避免竞态;失败则进入 AQS 的 doAcquireSharedInterruptibly 流程
  • 等待线程被封装为 Node 加入 CLH 同步队列,挂起前会检查前驱节点状态,确保唤醒链可靠

公平性由 Sync 子类控制

Semaphore 提供公平与非公平两种策略,体现在 tryAcquireShared 的具体实现中:

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  • 非公平模式(默认):直接尝试 CAS 获取许可,不查队列,可能“插队”
  • 公平模式:先调用 hasQueuedPredecessors(),若队列非空则放弃抢锁,老老实实排队
  • 两者共用同一套 state 管理和队列唤醒逻辑,仅在“能否抢先尝试”上存在差异

释放操作触发级联唤醒

release() 最终调用 tryReleaseShared():

  • 原子地将 state 加 1
  • 返回 true 后,AQS 自动调用 doReleaseShared(),从队列头开始唤醒一个或多个等待线程
  • 由于是共享模式,唤醒后这些线程会再次调用 tryAcquireShared 竞争许可,形成“释放→唤醒→再竞争”循环

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