AQS队列同步器

什么是 AQS(抽象的队列同步器)

AbstractQueuedSynchronizer 类如其名，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ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch。

截屏2022-05-06 下午5.38.24.png

它维护了一个 volatile int state(代表共享资源)和一个 FIFO 线程等待队列(多线程争用资源被

阻塞时会进入此队列)。这里 volatile 是核心关键词，具体 volatile 的语义，在此不述。state 的
访问方式有三种:
getState()
setState()
compareAndSetState()

AQS 定义两种资源共享方式

Exclusive 独占资源-ReentrantLock Exclusive(独占，只有一个线程能执行，如 ReentrantLock)

Share 共享资源-Semaphore/CountDownLatch Share(共享，多个线程可同时执行，如 Semaphore/CountDownLatch)。

AQS 只是一个框架，具体资源的获取/释放方式交由自定义同步器去实现，AQS 这里只定义了一个

接口，具体资源的获取交由自定义同步器去实现了(通过 state 的 get/set/CAS)之所以没有定义成

abstract，是因为独占模式下只用实现 tryAcquire-tryRelease，而共享模式下只用实现

tryAcquireShared-tryReleaseShared。如果都定义成 abstract，那么每个模式也要去实现另一模

式下的接口。不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。自定义同步器在实现时只需要实

现共享资源 state 的获取与释放方式即可，至于具体线程等待队列的维护(如获取资源失败入队/

唤醒出队等)，AQS 已经在顶层实现好了。自定义同步器实现时主要实现以下几种方法:

isHeldExclusively():该线程是否正在独占资源。只有用到 condition 才需要去实现它。

tryAcquire(int):独占方式。尝试获取资源，成功则返回 true，失败则返回 false。

tryRelease(int):独占方式。尝试释放资源，成功则返回 true，失败则返回 false。

tryAcquireShared(int):共享方式。尝试获取资源。负数表示失败;0 表示成功，但没有剩余

<pre>可用资源;正数表示成功，且有剩余资源。 </pre>

tryReleaseShared(int):共享方式。尝试释放资源，如果释放后允许唤醒后续等待结点返回

true，否则返回 false。

同步器的实现是 ABS 核心(state 资源状态计数)

同步器的实现是 ABS 核心，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。

以 CountDownLatch 以例，任务分为 N 个子线程去执行，state 也初始化为 N(注意 N 要与

线程个数一致)。这 N 个子线程是并行执行的，每个子线程执行完后 countDown()一次，state

会 CAS 减 1。等到所有子线程都执行完后(即 state=0)，会 unpark()主调用线程，然后主调用线程

就会从 await()函数返回，继续后余动作。