AQS是什么？

AQS全称是AbstractQueuedSynchronizer。

AQS实现树.png

AQS是实现显示锁，CountDownLatch，信号量以及线程池Worker里面的重要同步工具。
AQS里面使用了模版设计模式，对于开发者只需要实现某些步骤的方法就可以了。

模版方法.png
tryAcquire:排他锁，一般对数据的写都是使用排他锁
tryAcquireShare:共享锁，数据的读可以使用共享锁

AQS里面主要是通过修改一个state状态来完成锁操作的。当我们state=0的时候代表没有线程拿到该锁，当state不等于0的时候代表已经有其他线程拿到了锁。

使用AQS实现一个锁

public class MyLock implements Lock {
    @Override
    public void lock() {
        synchronizer.acquire(1);
    }


    @Override
    public void unlock() {
        synchronizer.release(1);
    }

    @Override
    public Condition newCondition() {
        return synchronizer.newCondition();
    }

    private MySynchronizer synchronizer = new MySynchronizer();


    static class MySynchronizer extends AbstractQueuedSynchronizer {
        @Override
        protected boolean tryAcquire(int arg) {
            Thread thread = Thread.currentThread();
            //保证原子操作
            if (compareAndSetState(0, 1)) {
                setExclusiveOwnerThread(thread);
                return true;
            }
            return false;
        }


        @Override
        protected boolean tryRelease(int arg) {
            if (getState() == 0) {
                throw new IllegalStateException("can not release lock");
            }
            //将持有锁的线程移除
            setExclusiveOwnerThread(null);
            setState(0);
            return true;
        }

        Condition newCondition() {
            return new ConditionObject();
        }
    }

    @Override
    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
        synchronizer.acquireInterruptibly(1);
    }

    @Override
    public boolean tryLock() {
        return synchronizer.tryAcquire(1);
    }

    @Override
    public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        return synchronizer.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(time));
    }

}

重入锁

重入锁：当某一个线程已经获取了该锁，还可以再次获取该锁
上面我们自定义的锁是不可重入的，当某个线程获取锁之后还想获取锁，由于state已经是1了，所以他就拿不到了，造成死锁了。
所以我们需要将这个线程获取锁的次数用state记录下来。

public class MyLock implements Lock {
    @Override
    public void lock() {
        synchronizer.acquire(1);
    }


    @Override
    public void unlock() {
        synchronizer.release(1);
    }

    @Override
    public Condition newCondition() {
        return synchronizer.newCondition();
    }

    private MySynchronizer synchronizer = new MySynchronizer();


    static class MySynchronizer extends AbstractQueuedSynchronizer {
        @Override
        protected boolean tryAcquire(int arg) {
            Thread thread = Thread.currentThread();
            if (compareAndSetState(0, 1)) {
                setExclusiveOwnerThread(thread);
                return true;
            }

            Thread ownerThread = getExclusiveOwnerThread();

            if (ownerThread==thread){
                setState(getState()+1);
                return true;
            }
            return false;
        }


        @Override
        protected boolean tryRelease(int arg) {
            if(getExclusiveOwnerThread()!=Thread.currentThread()){
                throw new IllegalMonitorStateException();
            }

            if (getState() == 0) {
                throw new IllegalStateException("can not release lock");
            }

            setState(getState()-1);
            if (getState()==0)
                setExclusiveOwnerThread(null);
            return true;
        }

        Condition newCondition() {
            return new ConditionObject();
        }

    }

    @Override
    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
        synchronizer.acquireInterruptibly(1);
    }

    @Override
    public boolean tryLock() {
        return synchronizer.tryAcquire(1);
    }

    @Override
    public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        return synchronizer.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(time));
    }

}

AQS原理(双向链表)

1.除了修改state来记录锁的状态之外，
2.当这个锁已经被某个线程获取到了，其他线程也需要获取锁的时候，
3.其他线程先变成一个node节点，节点里面有当前线程的信息、上一个节点的信息以及是否需要获取锁的标记。
4.并且把当前节点放入队列锁的后面，
5.当前节点会一直自旋看看前面的节点是否已经释放锁，如果锁被释放，那就获取锁
6.如果前面节点一直没有释放锁，当前节点一直自旋会浪费cpu的性能，他自旋一定次数之后会被挂起
7.挂起之后会放入等待队列中，当被唤醒之后又会重新添加到队列锁上面

队列锁.png

公平锁和非公平锁

非公平锁：当某个线程获取锁的时候，先看看这个锁有没有被占用，如果被占用了就排在队列锁的后面
公平锁：当某个线程需要获取锁的时候，直接排在队列锁的后面。