AQS源码解析

AQS原理

AQS就是一个同步器，要做的事情就相当于一个锁，所以就会有两个动作：一个是获取，一个是释放。获取释放的时候该有一个东西来记住他是被用还是没被用，这个东西就是一个状态。如果锁被获取了，也就是被用了，还有很多其他的要来获取锁，总不能给全部拒绝了，这时候就需要他们排队，这里就需要一个队列。这大概就清楚了AQS的主要构成了：

获取和释放两个动作
同步状态（原子操作）
阻塞队列

自J2SE1.5开始，java中的同步类（Lock，Semphore等等）都基于AbstractQueuedSynchronizer（后文简称AQS，队列同步器）。AQS提供了一种原子式管理同步状态、阻塞和唤醒线程功能以及队列模型的简单框架。

AQS的主要使用方式是继承，子类通过继承同步器并实现它的抽象方法来管理同步状态。

state

AQS用32位整形来表示同步状态。

private volatile int state;

在互斥锁中表示线程是否已经获取了锁，0未获取，1已经获取，大于1表示重入数。

AQS提供了getState(),setState(),compareAndSetState()来获取和修改state的值，这些操作需要atomic包的支持，采用CAS操作，保证其原子性和可见性。

AQS使用一个int类型的成员变量state来表示同步状态，当state>0时表示已经获取了锁，当state = 0时表示释放了锁。它提供了三个方法（getState()、setState(int newState)、compareAndSetState(int expect,int update)）来对同步状态state进行操作，当然AQS可以确保对state的操作是安全的。

AQS采用了java.util.concurrent.locks包下的LockSupport类。该类可以响应中断操作，可以设置超时时间等。

共享锁和互斥锁

AQS的CLH队列锁中，每个节点代表着一个需要获取锁的线程，该node中有两个常量SHARED共享模式，EXCLUSIVE独占模式。

共享模式允许多个线程可以获取同一个锁，独占模式则一个锁只能被一个线程持有，其他线程必须要等待。

核心队列

AQS框架的核心是阻塞线程的队列。也就是一个FIFO（先进先出）队列。

CLH其实就是一个FIFO的队列，只不过稍微做了点改进。AQS中内部使用内部类Node来实现，是一个链表队列，原始CLH使用自旋锁，AQS的CLH则在每个node里使用一个状态字段来控制阻塞，不是自旋。直接看代码

AQS通过内置的FIFO同步队列来完成资源获取线程的排队工作，如果当前线程获取同步状态失败（锁）时，AQS则会将当前线程以及等待状态等信息构造成一个节点（Node）并将其加入同步队列，同时会阻塞当前线程，当同步状态释放时，则会把节点中的线程唤醒，使其再次尝试获取同步状态。

条件队列

AQS中的ConditionObject提供一个能让同步器使用的类。它既符合Lock接口，又能持有互斥的同步机制。

ConditionObject类提供了类似await，signal，signalAll操作的API。这些方法的作用与Object.wait方法是一样的。ConditionObject使用与同步器同样的内部队列，不过与同步器存储在分开的条件队列中。

AQS主要提供了如下一些方法：

getState()：返回同步状态的当前值；
setState(int newState)：设置当前同步状态；
compareAndSetState(int expect, int update)：使用CAS设置当前状态，该方法能够保证状态设置的原子性；
tryAcquire(int arg)：独占式获取同步状态，获取同步状态成功后，其他线程需要等待该线程释放同步状态才能获取同步状态；
tryRelease(int arg)：独占式释放同步状态；
tryAcquireShared(int arg)：共享式获取同步状态，返回值大于等于0则表示获取成功，否则获取失败；
tryReleaseShared(int arg)：共享式释放同步状态；
isHeldExclusively()：当前同步器是否在独占式模式下被线程占用，一般该方法表示是否被当前线程所独占；
acquire(int arg)：独占式获取同步状态，如果当前线程获取同步状态成功，则由该方法返回，否则，将会进入同步队列等待，该方法将会调用可重写的tryAcquire(int arg)方法；
acquireInterruptibly(int arg)：与acquire(int arg)相同，但是该方法响应中断，当前线程为获取到同步状态而进入到同步队列中，如果当前线程被中断，则该方法会抛出InterruptedException异常并返回；
tryAcquireNanos(int arg,long nanos)：超时获取同步状态，如果当前线程在nanos时间内没有获取到同步状态，那么将会返回false，已经获取则返回true；
acquireShared(int arg)：共享式获取同步状态，如果当前线程未获取到同步状态，将会进入同步队列等待，与独占式的主要区别是在同一时刻可以有多个线程获取到同步状态；
acquireSharedInterruptibly(int arg)：共享式获取同步状态，响应中断；
tryAcquireSharedNanos(int arg, long nanosTimeout)：共享式获取同步状态，增加超时限制；
release(int arg)：独占式释放同步状态，该方法会在释放同步状态之后，将同步队列中第一个节点包含的线程唤醒；
releaseShared(int arg)：共享式释放同步状态；

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