JAVA-AQS

什么是AQS?

队列同步器AbstractQueuedSynchronizer（以下简称同步器或AQS），就是一个要来实现同步的基础框架。

AQS如何实现同步？

首先要了解AQS的设计模式，是模板设计模式。该模式定义一系列的抽象方法，交给子类去继承实现。例如自定义View也是这种设计模式，我们自定义View的时候，就必须实现Draw方法。
而AQS的内部，会有一个int类型的状态变量state，使用同步器提供的3个方法（getState()、setState(int newState)和compareAndSetState(int expect,int update)）来进行操作，因为它们能够保证状态的改变是安全的。

CLH队列锁

CLH队列锁也是一种基于链表的可扩展、高性能、公平的自旋锁，申请线程仅仅在本地变量上自旋，它不断轮询前驱的状态，假设发现前驱释放了锁就结束自旋。
①每当有新任务，会先把任务包装成一个QNode对象，QNode里还包含一个引用myPred，指向上一个QNode；和一个locked变量。
②组成队列后，每一个QNode的myPred引用都会对前一个节点的locked变量进行自旋，直到前一个节点的locked值变为false，贬值不再需要锁了。
③当一个QNode释放锁后，就会把locked设置为false，同时回收前一个节点。

Java中的AQS是CLH队列锁的一种变体实现。无非就是进行一些优化。
例如自旋会耗时，所以会增加自旋的次数，自旋几次后会阻塞，等到锁被释放后进行notify或者notifyAll后再进行锁的获取。

ReentrantLock的实现

重入锁：就是同一个线程，可以多次获取同一个锁。每获取一次锁，state就会自增1，释放锁的时候就自减1,最后达到锁的完全释放。

公平和非公平锁：ReentrantLock的构造函数中，默认的无参构造函数将会把Sync对象创建为NonfairSync对象，这是一个“非公平锁”；而另一个构造函数ReentrantLock(boolean fair)传入参数为true时将会把Sync对象创建为“公平锁”FairSync。
nonfairTryAcquire(int acquires)方法，对于非公平锁，只要CAS设置同步状态成功，则表示当前线程获取了锁，而公平锁则不同。tryAcquire方法，该方法与nonfairTryAcquire(int acquires)比较，唯一不同的位置为判断条件多了hasQueuedPredecessors()方法，即加入了同步队列中当前节点是否有前驱节点的判断，如果该方法返回true，则表示有线程比当前线程更早地请求获取锁，因此需要等待前驱线程获取并释放锁之后才能继续获取锁。

JMM内存模型

640.jpeg

可见性

可见性是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。
由于线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量，那么对于共享变量V，它们首先是在自己的工作内存，之后再同步到主内存。可是并不会及时的刷到主存中，而是会有一定时间差。很明显，这个时候线程 A 对变量 V 的操作对于线程 B 而言就不具备可见性了 。
要解决共享对象可见性这个问题，我们可以使用volatile关键字或者是加锁。

原子性

原子性：即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。
我们都知道CPU资源的分配都是以线程为单位的,并且是分时调用,操作系统允许某个进程执行一小段时间，例如 50 毫秒，过了 50 毫秒操作系统就会重新选择一个进程来执行（我们称为“任务切换”），这个 50 毫秒称为“时间片”。而任务的切换大多数是在时间片段结束以后,
那么线程切换为什么会带来bug呢？因为操作系统做任务切换，可以发生在任何一条CPU 指令执行完！注意，是 CPU 指令，CPU 指令，CPU 指令，而不是高级语言里的一条语句。比如count++，在java里就是一句话，但高级语言里一条语句往往需要多条 CPU 指令完成。其实count++至少包含了三个CPU指令！

volatile的实现原理

volatile关键字修饰的变量会存在一个“lock:”的前缀。
Lock前缀，Lock不是一种内存屏障，但是它能完成类似内存屏障的功能。Lock会对CPU总线和高速缓存加锁，可以理解为CPU指令级的一种锁。
同时该指令会将当前处理器缓存行的数据直接写会到系统内存中，且这个写回内存的操作会使在其他CPU里缓存了该地址的数据无效。