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超越想象的独占模式与共享模式揭秘，Java并发再无难题！

后端

AQS：Java并发编程世界的基石

在Java并发编程的世界里，AbstractQueuedSynchronizer（AQS）是一个绕不开的话题。作为Java并发包中的核心组件，AQS为我们提供了实现锁和其他并发原语的基础。它提供两种基本模式：独占模式和共享模式，它们决定了锁的行为和适用场景。

独占模式

想象一下现实生活中的一把钥匙，一次只能由一个人使用。独占模式就是这样的，锁一次只能被一个线程持有，其他线程只能耐心等待。通常，独占模式用于保护临界区，即只能由一个线程同时访问的代码段。比如，当多个线程同时访问同一个共享变量时，可能会导致数据的不一致。此时，我们可以使用独占模式的锁来保证只有一个线程能够访问该变量。

共享模式

现实生活中的一个公共资源，比如公园长椅，可以同时供多个人使用，但每个人只能使用自己占有的部分。共享模式就像这样的，锁可以同时被多个线程持有，但每个线程只能访问自己拥有的资源。共享模式通常用于保护共享资源，即可以同时被多个线程访问的资源。比如，如果多个线程同时访问同一个文件，那么我们可以使用共享模式的锁来保证每个线程只能访问自己正在写入的部分。

ReentrantLock 与 Semaphore

ReentrantLock和Semaphore是Java中实现独占模式和共享模式的两个重要工具。ReentrantLock实现了独占模式，Semaphore实现了共享模式。

ReentrantLock是一个可重入锁，这意味着同一个线程可以多次获取同一把锁。这使得ReentrantLock非常适合保护临界区。比如，一个线程正在执行一段代码，并且需要访问一个共享变量，它可以获取ReentrantLock来保护这段代码。当该线程执行完这段代码后，它可以释放ReentrantLock，以便其他线程也可以访问该共享变量。

Semaphore是一个信号量，它可以用来控制同时可以访问共享资源的线程数量。比如，有一个共享资源只能同时被5个线程访问，那么我们可以创建一个Semaphore，并将其初始值设置为5。当一个线程想要访问该共享资源时，它可以获取Semaphore。如果Semaphore的可用许可证数大于0，那么该线程就可以访问该共享资源。否则，该线程将被阻塞，直到Semaphore的可用许可证数大于0。

代码示例

// 独占模式：使用 ReentrantLock 保护临界区
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {
    lock.lock();
    // 临界区代码
} finally {
    lock.unlock();
}

// 共享模式：使用 Semaphore 控制共享资源的访问
Semaphore semaphore = new Semaphore(5);
try {
    semaphore.acquire();
    // 访问共享资源的代码
} finally {
    semaphore.release();
}

结论

通过ReentrantLock和Semaphore，我们了解了AQS独占模式和共享模式的实现原理。这些知识对于理解Java并发编程非常重要。掌握了这些知识，你就可以轻松应对并发编程的挑战，并写出高性能、高可靠的并发程序。

常见问题解答

1. AQS除了独占模式和共享模式外，还有其他模式吗？
答：AQS还提供了一个公平模式，它保证了线程获取锁的顺序与它们请求锁的顺序相同。

2. 为什么需要使用AQS这样的同步机制？
答：AQS同步机制可以确保并发执行中的线程安全和数据一致性。它通过控制对共享资源的访问来防止数据竞争和死锁。

3. AQS的优点有哪些？
答：AQS的主要优点包括可扩展性、高性能和灵活性。它允许开发者自定义同步机制来满足特定的并发需求。

4. ReentrantLock和Semaphore的相似之处是什么？
答：ReentrantLock和Semaphore都是基于AQS实现的，它们都提供了对共享资源的控制。

5. ReentrantLock和Semaphore的区别是什么？
答：ReentrantLock实现了独占模式，一次只能由一个线程持有锁。而Semaphore实现了共享模式，允许多个线程同时持有锁，但它们只能访问自己拥有的资源。