JAVA并发编程梳理与学习七（AQS）

一、AQS(AbstractQueuedSynchronizer)定义及作用
同步队列器，可以用来构建锁或者其他同步组件，它使用volatitle定义了一个int型的同步变量表示同步状态，通过内置的FIFO队列来完成竞争资源线程的调度工作。这个是并发大神Doug Lea设计的
二、AQS使用思路
我们看AbstractQueuedSynchronizer方法，它是一个抽象类，自己本身并没有实现任何同步方法，里面只是定义了一些获取、改变同步状态来给自定义开发同步组件的开发者使用，既可以实现独占式锁（ReenTrantLock）,也可以实现共享锁（ReenTrantReadWriteLock）。
既然是一个抽象类，我们要使用它就只能继承，我们观察ReenTrantLock源码发现ReenTrantLock并没有直接继承AQS，而是通过一个抽象静态内部类Sync来继承AQS并实现AQS内部方法来管理同步状态state，通过getState()、setState(int newState)、compareAndSetState(int expect, int update)来管理同步状态。
为什么Doug Lea大师这么设计呢？为什么不直接继承儿通过内部类来继承呢？
我们可以这么理解大师的设计：
锁是面向使用者的，它定义了使用者与锁的交互，比如我们线程中使用，直接new就行了，隐藏了实现细节。
AQS同步器面向的是实现者，它简化了锁的实现方式，屏蔽了同步状态管理、线程的等待、排队、唤醒等底层操作。
锁和同步器很好的隔离了使用者和实现者所关注的领域
实现者需要继承同步器并重写指定方法，随后将同步器放到自己定义的同步组件(比如：锁)中，然后调用同步器提供的模板方法，这些模板方法会调用使用者重写的方法。
三、AQS中体现的设计模式中–模板方法模式
模板方法模式：模板方法，按我们日常理解，比如我们写简历有一个简历模板，定义好一个框架，然后每个人在模板上根据自己的情况写自己的技术栈、自己的经历啥的。模板方法就是如此设计的，在父类中定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤的实现延迟到子类中，可以使子类不改变算法结构即可重新定义该算法的特定步骤。我们最常见的就是Spring框架里的各种Template
我们把AQS提供模板方法分类

下面是可重写的

访问或者修改同步状态的方法
getState():获取同步状态
setState():设置当前同步状态
compareAndSetState(int expect,int update):使用CAS设置同步状态，该方法能保证状态设定的原子性
四、AQS源码分析
1.AQS数据结构–节点和同步队列
（1）节点note
AQS是CLH队列锁的一种变体实现，既然是队列锁就要有一个数据结构来存储一些需要用到的数据，比如节点的状态、前驱节点等，这个数据结构就是AQS中的静态内部类Note.
我们可以看看源码里面的数据结构，看看是怎么样的

注意：前驱和后继节点，比如我们排队自己打饭，我们必须知道我们前面的是谁，这样他打完饭后才能把勺子交给我们，我们也必须知道我们后面是谁，这样我们打完饭后才能知道把勺子交给谁
过程：当线程获取同步状态失败时，同步器会将当前线程、等待状态等构造成一个节点Node并加入同步队列中，并阻塞当前线程，当同步状态释放时，会把队列中首节点的线程唤醒，使其再次获取同步状态。
Node：保存的使获取同步状态失败线程的引用、等待状态、前驱和后继节点
（2）首节点head和尾节点tail
AQS还有一个首节点head执行队列头部，尾节点tail指向队列尾部。我们看看源码发现，首节点是不保存线程信息的节点。


2.AQS源码分析
我们用Lock主要用lock方法和unlock方法，我们重点看这2个方法的源码，我们以ReentrantLock为例，ReentrantLock默认是非公平锁，我们先以非公平锁为例子。我们前面说过
（1）
（2）我们进入方法，先进入tryAcquire这个方法，点击进去tryAcquire方法，我们发现AQS下面是一个空实现，上面我们也说过这个是个模板方法，需要我们自己去自己锁里面去重写，我们看看ReentrantLock是如何重写的，点进入发现进入nonfairTryAcquire这个方法，我们进入nonfairTryAcquire这个方法看看

（3）我们再回到acquire方法，tryAcquire(arg)这里返回false,会进入 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))方法，我们先看addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)，进入addWaiter方法

下面是enq方法

（4）addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)方法就是把当前线程打包成一个节点，通过自旋CAS加入队列，让他成为队列的尾部，下面我们来看acquireQueued方法
（5）上面未获得锁得线程已经处于阻塞状态，下面我们看如何解除阻塞状体，重新去竞争锁，我们先看unlock方法
进入release方法首先看到得是tryRelease(arg)，我们上面说了tryRelease(arg)方法也是AQS得模板方法，我们去ReentrantLock看如何重写的

下面回到release方法

我们再看看unparkSuccessor是如何唤醒下一个节点的

（6）唤醒下一个线程后，会重新进入（4）中的自旋死循环去重新拿锁。
上面是独占式的非公平锁的源码及实现过程，我们总结一下：

其他非公平锁、共享锁都差不多，不过重写方法不同，有兴趣可以去自己看看