AQS（AbstractQueuedSynchronizer）

全称是 AbstractQueuedSynchronizer，是阻塞式锁和相关的同步器工具的框架

特点：

• 用 state 属性来表示资源的状态（分独占模式和共享模式），子类需要定义如何维护这个状态，控制如何获取
• 锁和释放锁
  getState - 获取 state 状态
  setState - 设置 state 状态
  compareAndSetState - cas 机制设置 state 状态
• 独占模式是只有一个线程能够访问资源，而共享模式可以允许多个线程访问资源
  提供了基于 FIFO 的等待队列，类似于 Monitor 的 EntryList
  条件变量来实现等待、唤醒机制，支持多个条件变量，类似于 Monitor 的 WaitSet

子类主要实现这样一些方法（默认抛出 UnsupportedOperationException）

可以看到下面的函数只剩下获取锁和释放锁的逻辑
tryAcquire
tryRelease
tryAcquireShared
tryReleaseShared
isHeldExclusively
获取锁的姿势

// 如果获取锁失败
if (!tryAcquire(arg)) {
// 入队, 可以选择阻塞当前线程 park unpark
}

释放锁的姿势

// 如果释放锁成功
if (tryRelease(arg)) {
// 让阻塞线程恢复运行
}

AQS的功能

AQS实现了阻塞版本获取锁acquire
获取锁超时机制
通过打断取消机制
独占机制和共享机制
条件不满足的等待机制

AQS基本思想

获取锁的逻辑

while(state 状态不允许获取) {
if(队列中还没有此线程) {
    入队并阻塞
  }
}
当前线程出队

释放锁的逻辑

if(state 状态允许了) {
  恢复阻塞的线程(s)
}

AQS设计

1. state 设计

• state 使用 volatile 配合 cas 保证其修改时的原子性
• state 使用了 32bit int 来维护同步状态，因为当时使用 long 在很多平台下测试的结果并不理想

2. 阻塞恢复设计

• 早期的控制线程暂停和恢复的 api 有 suspend 和 resume，但它们是不可用的，因为如果先调用的 resume，那么 suspend 将感知不到，解决方法是使用 park & unpark 来实现线程的暂停和恢复，具体原理在之前讲过了，先 unpark 再 park 也没
  问题，park & unpark 是针对线程的，而不是针对同步器的，因此控制粒度更为精细
  park 线程还可以通过 interrupt 打断

3. 队列设计

• 使用了 FIFO 先入先出队列，并不支持优先级队列
• 设计时借鉴了 CLH 队列，它是一种单向无锁队列
  入队，只需保证CAS设置队尾成功即可，然后再将最后的元素只想上一个队尾。

    private AbstractQueuedSynchronizer.Node enq(AbstractQueuedSynchronizer.Node node) {
        while(true) {
            AbstractQueuedSynchronizer.Node oldTail = this.tail;
            if (oldTail != null) {
                node.setPrevRelaxed(oldTail);
                if (this.compareAndSetTail(oldTail, node)) {
                    oldTail.next = node;
                    return oldTail;
                }
            } else {
                this.initializeSyncQueue();
            }
        }
    }

AQS使用

ReentrantLock

共享锁的释放跟独占锁不一样

因为共享锁可能有多个线程一起释放，所以要考虑同步的问题。