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简介

    AQS( AbstractQueuedSynchronizer  抽象的队列式的同步器)，AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，许多同步类实现都依赖于它，如常用的

/Semaphore/CountDownLatch。

CLH队列

    在线程获取锁时会调用AQS的acquire()方法，该方法第一次尝试获取锁如果失败，会将该线程加入到CLH队列的队尾；当线程释放锁时（为队首线程，因为总是队首线程获取锁），会调用AQS的release()方法，该方法会让当前线程出列。

    AQS定义两种资源共享方式：Exclusive（独占，只有一个线程能执行，如ReentrantLock）和Share（共享，多个线程可同时执行，如Semaphore/CountDownLatch）。

    它维护了一个volatile int state（代表共享资源）和一个FIFO（先进先出）线程等待队列（多线程争用资源被阻塞时会进入此队列）。

    以ReentrantLock为例，state初始化为0，表示未锁定状态。A线程lock()时，会调用tryAcquire()独占该锁并将state+1。此后，其他线程再tryAcquire()时就会失败，直到A线程unlock()到state=0（即释放锁）为止，其它线程才有机会获取该锁。当然，释放锁之前，A线程自己是可以重复获取此锁的（state会累加），这就是可重入的概念。但要注意，获取多少次就要释放多么次，这样才能保证state是能回到零态的。

CountDownLatch

同步阻塞类，可以完成阻塞线程的功能。

CountDownLatch CountDownLatch代码示例

CountDownLatch看作是一个计数器，可以给其定一个数来对其进行初始化。

await()函数用于阻塞当前线程直到CountDownLatch的计数值变为0，才可以执行后续的步骤；

countDown()方法用于将当前CountDownLatch的计数值减1；

Semaphore

计数信号量，经常用于限制获取某种资源的线程数量，类似于线程池。

Semaphore代码示例

CyclicBarrier

字面意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier）。

它要做的事情是，让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞(调用await()方法)，直到最后一个线程到达屏障时，

屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续干活。

CyclicBarrier代码示例

CyclicBarrier与CountDownLatch区别：

1、CyclicBarrier可以重复使用（使用reset方法），CountDownLatch只能用一次；

2、CyclicBarrier加计数方式，达到某个屏障时，释放所有等待线程； CountDownLatch减计数方式，数值为0时，释放所有等待线程。

ReentrantLock

java一共分为两类锁，一类是由synchornized修饰的锁，还有一种是JUC里提供的锁，核心就是ReentrantLock。

synchornized与ReentrantLock的区别对比：

1、可重入性：两者都是可重入锁

2、锁的实现：synchornized是JVM实现，自动释放锁；ReentrantLock是JDK实现，需要手动释放锁（unlock()）

3、性能：两者都差不多

ReentrantLock独有功能 ReentrantLock代码示例

    ReentrantLock 实现了标准的互斥操作，也就是一次只能有一个线程持有锁，也即所谓独占锁的概念。显然这个特点在一定程度上面减低了吞吐量，实际上独占锁是一种保守的锁策略，在这种情况下任何“读/读”，“写/读”，“写/写”操作都不能同时发生。

默认创建非公平锁，在公平的锁上，线程按照他们发出请求的顺序获取锁，但在非公平锁上，则允许‘插队’；

 当一个线程请求非公平锁时，如果在发出请求的同时该锁变成可用状态，那么这个线程会跳过队列中所有的等待线程而获得锁。

ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock:可重入的读写锁。

可重入：就是同一个线程可以重复加锁，可以对同一个锁加多次，每次释放的时候回释放一次，直到该线程加锁次数为0，这个线程才释放锁。

读写锁：允许多个读线程获得ReadLock，但只允许一个写线程获得WriteLock，但是一个资源不允许同时存在读写锁。

即获取写锁时，其他线程都已经释放了读锁和写锁，并且在该线程获取写锁之后，其他线程不能再获取读锁。

ReentrantReadWriteLock代码示例

与ReentrantLock区别：允许并发读操作，实现了读写分离

缺点：由于获得写锁的前提条件是其他线程都已经释放了读锁和写锁，于是在读请求很多的场景下，就会导致写锁一直获取不到，即写线程饥饿。

StampedLock

读写锁中读不仅不阻塞读，同时也不阻塞写，即在读的时候如果发生了写，则会重读而不是在读的时候直接阻塞写。

StampedLock代码示例1

    StampedLock有三种模式的锁，用于控制读取/写入访问。StampedLock的状态由版本和模式组成。锁获取操作返回一个用于展示和访问锁状态的票据（stamp）变量，它用相应的锁状态表示并控制访问，数字0表示没有写锁被授权访问。在读锁上分为悲观锁和乐观锁。锁释放以及其他相关方法需要使用邮编（stamps）变量作为参数，如果他们和当前锁状态不符则失败。

这三种模式为：

       • 写入：方法writeLock可能为了获取独占访问而阻塞当前线程，返回一个stamp变量，能够在unlockWrite方法中使用从而释放锁。也提供了tryWriteLock。当锁被写模式所占有，没有读或者乐观的读操作能够成功。

       • 读取：方法readLock可能为了获取非独占访问而阻塞当前线程，返回一个stamp变量，能够在unlockRead方法中用于释放锁。也提供了tryReadLock。

       • 乐观读取：方法tryOptimisticRead返回一个非0邮编变量，仅在当前锁没有以写入模式被持有。如果在获得stamp变量之后没有被写模式持有，方法validate将返回true。这种模式可以被看做一种弱版本的读锁，可以被一个写入者在任何时间打断。乐观读取模式仅用于短时间读取操作时经常能够降低竞争和提高吞吐量。

下面是java doc提供的StampedLock一个例子：

StampedLock代码示例2

Condition

Condition是一个多线程间协调通信的工具类，使得某个，或者某些线程一起等待某个条件(Condition)，

只有该条件具备(Signal或者SignalAll方法被调用)时，这些等待线程才会被唤醒，从而重新竞争锁。

Condition代码示例

需要注意的是，condition.await()方法，在把当前线程移入condition队列之前，会把该线程的锁给释放掉。

Future

当需要获取子线程的返回值时，就需要使用 Future 了。

Future 的核心思想是：一个方法，计算过程可能非常耗时，等待方法返回，显然不明智。

可以在调用方法的时候，立马返回一个Future，可以通过Future这个数据结构去控制方法的计算过程。

 这里的控制包括：

 get方法：获取计算结果（如果还没计算完，也是必须等待的）；

 cancel方法：还没计算完，可以取消计算过程；

 isDone方法：判断是否计算完；

 isCancelled方法：判断计算是否被取消。

FutureTask 实现了 RunnableFuture 接口，而 RunnableFuture 继承了Runnable 和 Future 接口。所以它既可以作为 Runnable 被线程执行，又可以作为 Future 得到 Callable 的返回值。

FutureTask代码示例