AQS

一、简介

AbstractQueuedSynchronizer又称为队列同步器(后面简称AQS)，它是用来构建锁或其他同步组件的基础框架。
AQS的功能可以分为两类：独占锁和共享锁。它的所有子类中，要么实现并使用了它独占锁的API，要么使用了共享锁的API，而不会同时使用两套API，即便是它最有名的子类ReentrantReadWriteLock，也是通过两个内部类：读锁和写锁，分别实现的两套API来实现的，到目前为止，我们只需要明白AQS在功能上有独占锁和共享锁两种功能即可。

二、类

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
    extends AbstractOwnableSynchronizer{
//指向同步队列队头
private transient volatile Node head;

//指向同步的队尾
private transient volatile Node tail;

//同步状态，0代表锁未被占用，1代表锁已被占用
private volatile int state;

}

image.png

head和tail分别是AQS中的变量，其中head指向同步队列的头部，注意head为空结点，不存储信息。而tail则是同步队列的队尾，同步队列采用的是双向链表的结构这样可方便队列进行结点增删操作。state变量则是代表同步状态，执行当线程调用lock方法进行加锁后，如果此时state的值为0，则说明当前线程可以获取到锁，同时将state设置为1，表示获取成功。如果state已为1，也就是当前锁已被其他线程持有，那么当前执行线程将被封装为Node结点加入同步队列等待。
其中Node结点是对每一个访问同步代码的线程的封装，从图中的Node的数据结构也可看出，其包含了需要同步的线程本身以及线程的状态，如是否被阻塞，是否等待唤醒，是否已经被取消等。每个Node结点内部关联其前继结点prev和后继结点next，这样可以方便线程释放锁后快速唤醒下一个在等待的线程，Node是AQS的内部类。

static final class Node {
    //共享模式
    static final Node SHARED = new Node();
    //独占模式
    static final Node EXCLUSIVE = null;

    //标识线程已处于结束状态
    static final int CANCELLED =  1;
    //等待被唤醒状态
    static final int SIGNAL    = -1;
    //条件状态，
    static final int CONDITION = -2;
    //在共享模式中使用表示获得的同步状态会被传播
    static final int PROPAGATE = -3;

    //等待状态,存在CANCELLED、SIGNAL、CONDITION、PROPAGATE 4种
    volatile int waitStatus;

    //同步队列中前驱结点
    volatile Node prev;

    //同步队列中后继结点
    volatile Node next;

    //请求锁的线程
    volatile Thread thread;

    //等待队列中的后继结点，这个与Condition有关，稍后会分析
    Node nextWaiter;

    //判断是否为共享模式
    final boolean isShared() {
        return nextWaiter == SHARED;
    }

    //获取前驱结点
    final Node predecessor() throws NullPointerException {
        Node p = prev;
        if (p == null)
            throw new NullPointerException();
        else
            return p;
    }
}

三、独占锁

深入浅出AQS之独占锁模式

获取锁的过程：
1、当线程调用acquire()申请获取锁资源，如果成功，则进入临界区。
2、当获取锁失败时，则进入一个FIFO等待队列，然后被挂起等待唤醒。
3、当队列中的等待线程被唤醒以后就重新尝试获取锁资源，如果成功则进入临界区，否则继续挂起等待。

释放锁过程：
1、当线程调用release()进行锁资源释放时，如果没有其他线程在等待锁资源，则释放完成。
2、如果队列中有其他等待锁资源的线程需要唤醒，则唤醒队列中的第一个等待节点（先入先出）。

四、共享锁

深入浅出AQS之共享锁模式

获取锁的过程：
1、当线程调用acquireShared()申请获取锁资源时，如果成功，则进入临界区。
2、当获取锁失败时，则创建一个共享类型的节点并进入一个FIFO等待队列，然后被挂起等待唤醒。
3、当队列中的等待线程被唤醒以后就重新尝试获取锁资源，如果成功则唤醒后面还在等待的共享节点并把该唤醒事件传递下去，即会依次唤醒在该节点后面的所有共享节点，然后进入临界区，否则继续挂起等待。

释放锁过程：
当线程调用releaseShared()进行锁资源释放时，如果释放成功，则唤醒队列中等待的节点，如果有的话。