Java并发--AQS

什么是AQS？

AQS 全称是 AbstractQueuedSynchronizer，是 Java 并发包中的一个抽象类，用于构建各种同步器和锁，如 ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore 、CountDownLatch、ThreadPoolExcutor 的 Worker 等都有运用。

参考：

https://juejin.cn/post/7273506068104478760

为什么需要AQS？

AQS实现了

• 状态的原子性管理
• 线程的阻塞与接触阻塞
• 队列的管理 AQS 是一个用于构建锁、同步器等线程协作工具类的框架，有了 AQS 以后，很多用于线程协作的工具类就都可以很方便的被写出来，有了 AQS 之后，可以让更上层的开发极大的减少工作量，避免重复造轮子，同时也避免了上层因处理不当而导致的线程安全问题，因为 AQS 把这些事情都做好了。总之，有了 AQS 之后，我们构建线程协作工具类就容易多了。

AQS内部原理是什么？

三大核心部分 状态、队列、期望协作工具类去实现的获取/释放等重要方法

1、state 状态

    /**
     * The synchronization state.
     */
    private volatile int state;

state AQS 想要去管理或者想作为协作工具类的一个基础框架，那么它必然要管理一些状态，而这个状态在 AQS 内部就是用 state 变量去表示的

在不同实现类里面语义不同：

Semaphore中，state 表示的是剩余许可证的数量。

CountDownLatch 中，state 表示的是需要“倒数”的数量

在 ReentrantLock 中，state表示的是锁的占有情况，最开始是 0，表示没有任何线程占有锁；如果 state 变成 1，则就代表这个锁已经被某一个线程所持有了。

那为什么还会变成 2、3、4 呢？为什么会往上加呢？因为 ReentrantLock 是可重入的，同一个线程可以再次拥有这把锁就叫重入。如果这个锁被同一个线程多次获取，那么 state 就会逐渐的往上加，state 的值表示重入的次数。在释放的时候也是逐步递减

2、FIFO 等待队列

双向链表

head 头节点

tail 尾节点

队列头结点称为"哨兵节点"，它不与任何线程关联。当一个线程竞争锁失败时，AQS会把当前线程以及等待状态信息构造成一个Node加入到同步队列中，同时再阻塞该线程。当获取锁的线程释放锁以后，会从队列中唤醒一个阻塞的节点（线程）

3、获取/释放方法

独占式

独占式实际就是时刻上只允许一个线程独占该资源，多线程竞争情况下也只能有一个线程获取同步状态成功

共享式

共享式就是允许多个线程同时获取一定的资源，比如信号量、读锁就是用共享式实现的

其实共享式与独占式流程类似，只是尝试获取同步状态的实现不同

怎么使用AQS？

继承

如果想使用 AQS 来写一个自己的线程协作工具类，通常而言是分为以下三步，这也是 JDK 里利用 AQS 类的主要步骤：

第一步，新建一个自己的线程协作工具类，在内部写一个 Sync 类，该 Sync 类继承 AbstractQueuedSynchronizer，即 AQS；

第二步，想好设计的线程协作工具类的协作逻辑，在 Sync 类里，根据是否是独占，来重写对应的方法。如果是独占，则重写 tryAcquire 和 tryRelease 等方法；如果是非独占，则重写 tryAcquireShared 和 tryReleaseShared 等方法；

第三步，在自己的线程协作工具类中，实现获取/释放的相关方法，并在里面调用 AQS 对应的方法，如果是独占则调用 acquire 或 release 等方法，非独占则调用 acquireShared 或 releaseShared 或 acquireSharedInterruptibly 等方法。