实现同步器的这些目标包含了两种不同的使用类型。大部分应用程序是最大化其总的吞吐量，容错性，并且最好保证尽量减少饥饿的情况。然而，对于那些控制资源分配的程序来说，更重要是去维持多线程读取的公平性，可以接受较差的总吞吐量。没有任何框架可以代表用户去决定应该选择哪一个方式，因此，应该提供不同的公平策略。

无论同步器的内部实现是多么的精雕细琢，它还是会在某些应用中产生性能瓶颈。因此，框架必须提供相应的监视工具让用户发现和缓和这些瓶颈。至少需要提供一种方式来确定有多少线程被阻塞了。

3 设计与实现

同步器背后的基本思想非常简单。acquire操作如下：

while (synchronization state does not allow acquire) {

enqueue current thread if not already queued;

possibly block current thread;

}

dequeue current thread if it was queued;

release操作如下：

update synchronization state;

if (state may permit a blocked thread to acquire)

unblock one or more queued threads;

为了实现上述操作，需要下面三个基本组件的相互协作：

同步状态的原子性管理；

线程的阻塞与解除阻塞；

队列的管理；

创建一个框架分别实现这三个组件是有可能的。但是，这会让整个框架既难用又没效率。例如：存储在队列节点的信息必须与解除阻塞所需要的信息一致，而暴露出的方法的签名必须依赖于同步状态的特性。

同步器框架的核心决策是为这三个组件选择一个具体实现，同时在使用方式上又有大量选项可用。这里有意地限制了其适用范围，但是提供了足够的效率，使得实际上没有理由在合适的情况下不用这个框架而去重新建造一个。

3。1 同步状态

AQS类使用单个int（32位）来保存同步状态，并暴露出getState、setState以及compareAndSet操作来读取和更新这个状态。这些方法都依赖于j。u。c。atomic包的支持，这个包提供了兼容JSR133中volatile在读和写上的语义，并且通过使用本地的compare-and-swap或load-linked/store-conditional指令来实现compareAndSetState，使得仅当同步状态拥有一个期望值的时候，才会被原子地设置成新值。

将同步状态限制为一个32位的整形是出于实践上的考量。虽然JSR166也提供了64位long字段的原子性操作，但这些操作在很多平台上还是使用内部锁的方式来模拟实现的，这会使同步器的性能可能不会很理想。当然，将来可能会有一个类是专门使用64位的状态的。然而现在就引入这么一个类到这个包里并不是一个很好的决定。目前来说，32位的状态对大多数应用程序都是足够的。在j。u。c包中，只有一个同步器类可能需要多于32位来维持状态，那就是CyclicBarrier类，所以，它用了锁（该包中大多数更高层次的工具亦是如此）。

基于AQS的具体实现类必须根据暴露出的状态相关的方法定义tryAcquire和tryRelease方法，以控制acquire和release操作。当同步状态满足时，tryAcquire方法必须返回true，而当新的同步状态允许后续acquire时，tryRelease方法也必须返回true。这些方法都接受一个int类型的参数用于传递想要的状态。例如：可重入锁中，当某个线程从条件等待中返回，然后重新获取锁时，为了重新建立循环计数的场景。很多同步器并不需要这样一个参数，因此忽略它即可。

3。2 阻塞

在JSR166之前，阻塞线程和解除线程阻塞都是基于Java内置管程，没有其它非基于Java内置管程的API可以用来创建同步器。唯一可以选择的是Thread。suspend和Thread。resume，但是它们都有无法解决的竞态问题，所以也没法用：当一个非阻塞的线程在一个正准备阻塞的线程调用suspend前调用了resume，这个resume操作将不会有什么效果。