面试必考AQS-AQS概览
AQS介绍
AQS的含义
AQS是java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer的简称，直译就是“抽象队列同步器”，它是java中大部分lock类的间接实现者。AQS中实现的各种逻辑非常精妙，在此膜拜一下Doug Lea老爷子。
刚刚有提到AQS间接实现了lock类，检查java中提供的lock类，如ReentrantLock，ReentrantReadWriteLock，StampedLock，CountDownLatch，CyclicBarrier等，内部都有AQS的实现类，完成了不同逻辑来承载不同Lock的实现。
AQS的构成
查看源码可知，大致有如下内容：
- static final class Node {...} // 链表节点
- public class ConditionObject implements Condition, java.io.Serializable {...} // 条件对象
- private transient volatile Node head; // 链表头
- private transient volatile Node tail; // 链表尾
- private volatile int state; // 资源
- private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();// 用于cas操作的变量
- private static final long stateOffset,headOffset,tailOffset,waitStatusOffset,nextOffset; // 用于cas操作的变量
- 一些实例方法操作链表及资源
- 一些抽象方法等待被实现
AQS的由来
在AQS的源码中，存在一个由head和tail构成的链表，在知晓它存在的作用前，先了解一下硬件领域的多核CPU架构。
从系统架构来看，目前的商用服务器大体可以分为三类，即对称多处理器结构 (SMP ： Symmetric Multi-Processor) ，非一致存储访问结构 (NUMA ： Non-Uniform Memory Access) ，以及海量并行处理结构 (MPP ： Massive Parallel Processing) 。
处理器架构
SMP架构
即对称多处理器结构，在这种架构中，一台计算机由多个CPU组成，并共享内存和其他资源，所有的CPU都可以平等的访问内存、I/O等。虽然可以同时使用多个CPU，但从外部表现来看，它们就如同一台单CPU机器一样，操作系统将任务队列对称地分布于多个CPU之上，从而极大地提高了整个系统的数据处理能力。
日常的pc机，笔记本，手机还有一些老的服务器都是这个架构，其架构简单，但是拓展性能非常差，从linux 上也能看到：
ls /sys/devices/system/node/# 如果只看到一个node0 那就是smp架构
SMP架构图示
但是随着CPU数量的增加，每个CPU都要访问共享资源，而资源在某些场景下只能单线程访问，在某些场景下的操作又必须通知到其他CPU，那么这就带来了性能损耗、资源浪费，成为了系统瓶颈。
NUMA架构
即非一致存储访问，这种模型的是为了解决smp扩容性很差而提出的技术方案。它按组将CPU分为多模块，每个CPU模块由多个CPU组成，并且具有独立的本地内存、I/O等，模块之间的访问通过互联模块完成（类似远程通信），访问本地资源的速度会远高于访问外部资源。
NUMA架构图示
NUMA架构相当于打包多个SMP架构的CPU，它能较好解决SMP架构存在的扩展问题；但是，在NUMA的单个CPU模块中，虽然控制了CPU数量减少了共享资源的操作时的性能损耗，由于存在互联模块的工作，在CPU模块增加时，并不能线性的增加系统性能。
MPP架构
MPP 提供了另外一种进行系统扩展的方式，它由多个 SMP 服务器通过一定的节点互联网络进行连接，协同工作，完成相同的任务，从用户的角度来看是一个服务器系统。 其基本特征是由多个 SMP 服务器（每个 SMP 服务器称节点）通过节点互联网络连接而成，每个节点只访问自己的本地资源（内存、存储等），是一种完全无共享（Share Nothing）结构，因而扩展能力最好，理论上其扩展无限制，目前的技术可实现512个节点互联，数千个 CPU。 实验证明， SMP 服务器 CPU 利用率最好的情况是 2 至 4 个 CPU [1]。
MPP架构图示
可以将MMP理解为刀片服务器，每个刀扇里的都是一台独立SMP架构服务器，并且每个刀扇之间均有高性能的网络设备进行交互，保证smp服务器之间的数据传输性能。MMP架构比较依赖管理系统的处理能力来保障通信。
锁模型
CLH锁模型
是一种基于单向链表的、高性能、公平的自旋锁。申请加锁的线程通过前驱节点（pre-node）的变量进行自旋。当pre-node解锁后，当前节点会结束自旋并进行加锁。
CLH模型的逻辑：
- locked == true 表示节点处于加锁状态或者等待加锁状态。
- locked == false 表示节点处于解锁状态。
- 基于线程当前节点的前置节点的锁值（locked）进行自旋，前置节点的 locked == true 自旋；当前置节点解锁时，设置locked == false，后继节点（就是当前节点）监听到false，结束自旋。
- 每个节点在解锁时更新自己的锁值（locked），在这一时刻，该节点的后置节点会结束自旋，并进行加锁。
CLH模型的逻辑图示
由于自旋过程中，监控的是前置节点的变量，因此在SMP架构的共享内存模式，能更好的提供性能。
MCS锁模型
与CLH锁模型的最大区别是，监控的是自己的节点变量，当前置节点解锁后，会主动修改自己的节点变量状态。这种模型解决的是CLH模型在NUMA架构上的不足：当前置节点存在于其他CPU模块时，自旋会导致频繁的调用互联模块。是将自旋调整到了节点自身，互联模块的调用只存在于前置节点解锁的时刻。
MCS模型的逻辑：
- locked == false 标识节点处于加锁状态（没有自旋）
- locked == true 标识节点处于等待状态（自旋）
- 基于当前节点的锁值（locked）进行自旋，locked == true 自旋；当前置节点解锁时，修改后继节点（就是当前节点）的 locked == false ，进而结束当前节点的自旋。
- 每个节点在解锁时更新后继节点的锁值（locked），在这一刻，该节点的后置节点会结束自旋，并进行加锁。
MCS模型的逻辑图示
说了这么多，其实是想说明AQS中的链表，是为了实现上面的模型，它是针对CLH锁模型的一个变种。后面详细描述AQS中针对head和tail的操作，实际上就是在操作链表的入队和出队。所以说，AQS中的大部分方法，就是在实现CLH锁模型的逻辑。
AQS的功能
根据AQS的名称：抽象队列同步器，可以直白的知晓，
- 它是抽象类，自然有抽象方法。
- 它是一个队列同步器，这里的队列我们可以指定是个链表
- 同步器，则是通过对链表及资源的操作，达到同步指标的目的（注意是同步的指标，它不等同于同步）
对于第三点，之所以这样说，还有由于抽象类这个原因，从整体去看AQS，它的作用并不是去定义同步，而是去实现了一个CLH模型，直白点讲就是实现了如何操作队列及资源，至于何时达到同步，是由实现类去决定的。
由此可知：
- AQS中的实例方法：自身实现的用于操作队列以及资源。
- AQS中的抽象方法：交给子类实现，来决定同步状态。
尾声
本文只是简略的介绍了AQS的组成及每个成员的功能后续内容将会详细展开每个成员，深挖它们的内在逻辑。
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