Java AQS模型

在Java 1.5之前，共享变量的互斥访问一般是通过synchronized代码块来实现，synchronized在Java早期只有重量级锁模式，在并发不是很高的环境下性能比较低，并且synchronized作为一个非公平锁，可能造成一些线程一直处于饥饿状态，也不支持主动的释放锁。因此从Java 1.5起引入了Java.util.concurrent并发包，在concurrent包中提供了一些实用的工具类来支持Java并发编程。

Semaphore：用于限制同时执行某个操作的线程数的同步辅助类。
CountDownLatch：用于等待其它线程完成操作的同步辅助类。
CyclicBarrier：一种同步辅助类，允许一组线程互相等待，直到所有线程都达到一个共同的屏障点。
ReentrantLock：可重入的互斥锁，用于控制多个线程对共享资源的访问。
ConcurrentHashMap：线程安全的哈希表，用于高并发环境下的 Map 操作。
CopyOnWriteArrayList：线程安全的列表，适合读多写少的场景。
BlockingQueue：阻塞队列，提供了线程安全的队列操作。

基本概念

在理解AQS之前，要先了解一下AQS框架中必要的技术概念：

自旋锁

自旋是指当线程获取锁时，如果锁已经被独占，线程不会立即进入阻塞状态，而是会一直尝试去获取锁，直到获取锁成功或者超过尝试次数进入阻塞状态。
线程自旋获取锁成功的依据是通过CAS返回的值来判断，一般是返回true表示加锁成功。
自旋锁是一种轻量级锁，相比传统的synchronized锁，在并发竞争不激烈的情况下，可以避免线程频繁的阻塞和唤醒，减少系统的开销。但是在并发竞争激烈的情况下，自旋会导致线程一直尝试获取锁，浪费大量的CPU时间，性能可能不及重量级锁。

synchronized经过多个版本的优化，已经引入了轻量级锁(也是一种自旋锁)，性能并不差。

原子操作CAS
CAS(compare and swap)是一种原子操作，它有三个参数：内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)，比较预期值与内存位置(V)的值，如果相等，则将该地址处的值设置为新值(V)，否则不做任何操作。
在AQS中，无锁状态0，大于0就说明锁被已经被其他线程持有。当线程去加锁时可以拿着0去比较内存中的锁状态，如果想等，则将内存中的值加1，加锁成功；如果不相等，说明已经有其他的线程修改了锁状态值，表示加锁失败。CAS比较、赋值两个步骤是原子性的。

//自旋例子
for (;;) {Node t = tail;if (t == null) { // Must initializeif (compareAndSetHead(new Node()))tail = head;} else {node.prev = t;//cas 操作if (compareAndSetTail(t, node)) {t.next = node;return t;}}}

AQS类结构

Java AQS (AbstractQueuedSynchronizer) 是Java 并发包中的一个抽象类，它使用一个volatile变量state来表示同步的状态(锁是否占用)，每次只能一个线程占用这个状态资源进行操作，同时通过一个同步等待队列来管理没有获取到同步状态的线程。

AQS 获取锁流程

AQS定义了一套加锁、释放锁的流程，继承自AQS的工具类基本会遵守这套逻辑，如下是加锁逻辑：

// 1.尝试获取锁
if (!tryAcquire()){for(;;){//2.将获取锁失败的线程添加到等待队列acquireQueued();}}

尝试获取锁：
通过调用cas来设置state锁状态，如果设置成功则说明线程加锁成功。
加锁失败的线程添加到AQS等待队列：
通过自旋cas将线程追加到等待队列的末尾，线程进入阻塞状态，并且等待它的前置节点唤醒它。

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