AQS的应用

什么是AQS
口述：全称是 AbstractQueuedSynchronizer，是一个框架，提供了这种 通用的同步器机制，它里面也是定义了很多的方法，像获取锁啊释放锁啊，其实释放啊获取啊是基于state属性来做的，state属性呢表示了现在加没加锁，是需要子类去定义和维护这个状态的，控制如何获取锁和释放锁，对state状态的修改也是用到了CAS机制，保证了修改的正确性，其实AQS里面还定义了很多其他的方法，他呢是一个通用的框架，像ReentrantLock、Countdownlatch、信号量啊都是基于AQS实现的。

1. 概述

• 用 state 属性来表示资源的状态（分独占模式和共享模式），子类需要定义如何维护这个状态，控制如何获取锁和释放锁
  • getState - 获取 state 状态
  • setState - 设置 state 状态
  • compareAndSetState - cas 机制设置 state 状态
• 提供了基于 FIFO 的等待队列，类似于 Monitor 的 EntryList
• 条件变量来实现等待、唤醒机制，支持多个条件变量，类似于 Monitor 的 WaitSet

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AQS 要实现的功能目标：

• 阻塞版本获取锁 acquire 和非阻塞的版本尝试获取锁 tryAcquire
• 获取锁超时机制
• 通过打断取消机制
• 独占机制及共享机制
• 条件不满足时的等待机制

2. ReentrantLock 原理

2.1 非公平锁实现原理

口述：ReentrantLock 里面的加锁啊解锁啊这些其实都是调用AQS里面的相关的方法的，像加锁lock方法，AQS又有不同的实现比如说公平的非公平的，首先它会以CAS方式修改state状态，如果修改成功那就表示加锁成功，将Owner线程设置为当前这个线程，如果加锁失败会进行acquire（1），acquire里面包含try Acquire，此时会让线程再以CAS方式来重试一次，重试了还是没获得锁就会创建一个Node对象然后加入到队列中去，这个队列其实是一个双向链表，并且再将Node加入到队列的这部分代码中，它是一直循环的是一个死循环，它会记录当前节点的前驱节点，自己呢（线程）就park住，也就实现了加锁。解锁呢也是一样，也是调用AQS中的方法，将state设置为0，将owner线程设置为null，然后unpark恢复头节点后面的线程就是唤醒一个嘛，那这个线程就能接着在park住的位置继续执行，它是在一个死循环里面，然后又循环再获取锁，修改state状态修改owner线程。

2.2 可重入原理

其实就是判断当前线程和owner线程是不是同一个， 是的话就表示还是自己，让state+1，解锁的话也是一样，让state-1

2.3 可打断原理

可打断的话其实就是在park过程中，它会抛出异常退出循环。而不可打断只是标记了一下。

2.4 条件变量实现原理

当调用await时，将这个线程加入到条件变量的等待队列，这时候state状态为-2，并且释放同步器上的锁：owner线程设为null，state设置为0，unparkAQS队列中的下一个节点，调用signal 时，会将条件变量中的这个node加入到AQS队列尾部，并且设置这个node的state为0

3. 读写锁原理

口述：
其实和ReentrantLock 加锁啊解锁啊流程是差不多的，只不过它将锁分为了读锁和写锁，就是用state的高16位和低16位来表示当前锁的状态，读锁和读锁是可以同时发生的，读写的这种场景就不行了，比如说先有一个线程加了写锁，那后续的读锁就得进入队列等待，不过这个node节点里面会记录成share共享模式，这个队列中有的node是读锁，也就是share模式，有的是写锁，那么当第一个线程释放了写锁后，会唤醒head的下一个节点，下一个节点会看下下个节点是不是读锁，是的话也会唤醒，直到遇到写锁，这个其实就是读读的话是不会冲突的，读写的话那就不能同时执行了，会产生冲突。这个其实就是读写锁的一个原理吧，其实就是将state分为高16位让读锁用，低16位让写锁用，那如果读读的情况是不会阻塞的，将state这个高16位+1就可以，有多少个读锁就加多少次，那如果读写的情况的话是会阻塞的，得等到前一个将锁释放了吧自己唤醒才能执行。

4. 信号量 Semaphore

用来限制能同时访问共享资源的线程上限，它限制的是线程，而不是限制的资源数，像Tomcat 的LimitLatch 它其实也是扩展了AQS，它限制的就是这种资源数：连接数。

5. CountdownLatch

用来进行线程同步协作，等待所有的线程完成倒计时
awaut（）用来等待计数归零，countDown（）用来让计数减一

举例：A、B线程都执行完才能执行C线程

1. 初始化CountdownLatch的大小为2，C这里CountdownLatch的await，A、B执行完了就countDown
2. join也能实现，C这里A.Join、B.Join，但是join不太好，join必须等AB线程都结束才能让C执行，而 CountdownLatch能更好的配合线程池。

应用：等待多个远程调用结束

• 使用CountdownLatch（用在没有返回值的情况）：创建线程池，每一个远程调用完成执行countDown，主线程await（远程调用数量）等待
• 使用future（用在有返回值的情况）：主线程这里future.get这里等待每个远程调用线程的返回。