浅谈JAVA中AbstractQueuedSynchronizer实现

AbstractQueuedSynchronizer(AQS)提供了实现锁和同步的一套基本框架。子类只需要通过简单的状态维护，即可实现lock or unlock。

下面，我们通过两个常用的需求，来看看如何通过AQS来实现。

案列一： CountDownLatch

1. 主线程设置资源的数量, 比如资源数目是:7
2. 多个子线程执行，执行完后，每个线程消耗资源：1
3. 主线程等待，直到资源为0后， 才继续执行后面代码

案列二： ReentrantLock

1. 对某个方法，我们要求必须同步
2. 在线程一执行该方法时，其它线程执行该方法必须等待
3. 线程一可以多次执行该方法

AQS设计

通过上面两个案列，我们可以提取出相应的关键点：

1. 锁定资源 首先，该资源在多个线程中都需要立即看到最新的值，所以必须是atomic的或者volatile。其次该资源面临多个线程都可能去获取或者释放的问题，所以必须是原子的，常用的方法是atomic, VarHandle(java 9), Unsafe提供的compareAndSet来实现。

2. 等待队列 在案列二中，由于同个线程在被自己获取资源的情况下，可以多次获取到该资源。所以，我们需要记录当前资源被哪个线程使用；其它线程尝试获取该资源，但是资源不可用的情况下，该线程需要进入等待队列，等待资源释放。（注：在这里资源可以理解为锁）

然后，我们来看看如何解决案列一和案列二。

案列一

1. 我们要先设置资源数量setState(int state), 然后每个线程运行完成后，释放一个资源：tryReleaseShared(int releases)。

2. 主线程tryAcquireShared，如果获取到state为0，那么以为其它线程执行完成，主线程获取资源成功；否则进入等待队列直到资源被释放唤醒。

案列二

1. 线程一请求方法某资源, 如果当前state为0，则设置state为1，设置当前线程为互斥线程；或者，当前线程为互斥线程，则state数目加1。线程一或者资源成功。
2. 线程二请求该资源，由于当前资源state不为0，获取资源失败，则线程二进行等待队列
3. 线程一使用完成后，释放资源，如果state为0，则唤醒等待线程。

上述的两个案列我们都可以通过对state的值设定，来获取或者释放资源；使用队列来维护等待线程或者唤醒线程。AQS就是针对这个模型的具体实现。本文对模型进行了简化，AQS实现考虑的场景更过，更丰富，但是核心就是本文讲述的对状态和队列的维护。