Introducción a AQS

El Abstract Queued Synchronizer (AQS) sirve como base para implementar mecenismos de sincronización en Java. Su arquitectura centraliza la gestión de hilos bloqueados y estados de bloqueo, permitiendo construir tanto bloques exclusvios como compartidos.

Bloqueo exclusivo (ejemplo: ReentrantLock)

El proceso de adquisición utiliza CAS para actualizar el estado interno:

• Adquisición exitosa: Estado inicializado a 1 y asociado al hilo actual.
• Adquisición fallida:
  • Se crea una cola de espera si no existe
  • El hilo se añade a la cola y se bloquea mediante LockSupport.park()

Para liberar:

• Restablecer el estado a 0
• Eliminar el propietario del blloqueo
• Desbloquear al siguiente hilo en la cola (solo el nodo cabeza)

Bloqueo compartido (ejemplo: Semaphore)

Implementa un control de concurrencia mediante permisos:

public class Semaphore {
    private int permitCount;
    
    public void requestPermit() {
        while (permitCount <= 0) {
            // Añadir a cola y bloquear
        }
        permitCount--;
    }
    
    public void releasePermit() {
        permitCount++;
        // Desbloquear siguiente hilo
    }
}

CountDownLatch

Utiliza AQS en modo compartido para coordinar tareas:

public class CountDownLatch {
    private final Synchronizer synchronizer;
    
    public CountDownLatch(int counter) {
        synchronizer = new Synchronizer(counter);
    }
    
    public void await() throws InterruptedException {
        synchronizer.await();
    }
    
    public void countDown() {
        synchronizer.release();
    }
}

CyclicBarrier

Combina bloqueo exclusivo y condiciones para sincronización cíclica:

public class CyclicBarrier {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private int waitingThreads = 0;
    
    public void await() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            waitingThreads++;
            if (waitingThreads == parties) {
                // Restablecer contadores
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

ReentrantReadWriteLock

Implementa lecturas concurrentes y escrituras exclusivas:

• Lecturas: Modo compartido (hasta 16 hilos simultáneos por defecto)
• Escrituras: Modo exclusivo
• Limitaciones: No admite elevación de lectura a escritura

Estado de espera (waitStatus)

Códigos clave para gestión de cola:

• CANCELLED (1): Hilo cancelado
• SIGNAL (-1): Siguiente hilo esperando señal
• CONDITION (-2): Hilo en cola de condición
• PROPAGATE (-3): Propagación de señal en modo compartido