初探并发包的基石AQS

JUC提供的并发包中，如CountDownLatch、ReentrantLock、Semaphore、和ReentrantReadWriteLock等包中都是直接或间接的继承了AQS，所以AQS也可以称之为JUC的基石

AQS原理解析

在AQS中，有两个重要的变量，分别是标识共享资源加锁情况的变量volatitle int state,一级一个FIFO的线程阻塞队列，称为CLH队列，当多个线程并发访问共享资源时，如果共享资源已经被某个线程加了锁，即state!=0,那么其他线程在访问此共享资源时就会被假如CLH队列中，如图：

image-20210625064749865.png

AQS也提供了3种访问state的方法：

1. getState():获取state

2. setState():设置state

3. compareAndSetState():使用CAS算法，设置state

AQS加锁的两种的方式：

1. Exclusive:独占方式，同一时间内只能有一个线程访问资源

2. Share：共享方式，同一时间内允许多个线程并发访问资源

Exclusive加锁和解锁的方法：

tryAcquire（int arg） :尝试获取资源，如果成功，就会给该资源加arg个锁,同时独占该资源

tryRelease(int arg):尝试释放资源。如果成功，就释放该资源的arg个锁

isHeldExclusively()：判断当前线程，是否正在独占共享资源

例如读写锁ReentrantLock的state的初始时为0，当有某个线程调用lock方法时，就会在底层触发tryAcquire(1),把该资源的state修改为1，标识给资源了加了一把锁，这个时候当其他线程再调用lock方法，就会失败并进入阻塞状态，也就是加入到了CLH队列中，只有在调用了unlock，即是tryRelease（1），标识state的值减1，当state=0的时候释放锁，其他线程才能访问该资源。

同时ReentrantLock是可重入锁，即同一个线程可以对某一资源多次加锁。

share共享方式的加锁和解锁

tryAcquireShared(int arg):尝试给该资源加arg个共享锁，并访问该资源，返回值是一个int类型

当返回负数，表示加共享锁失败，当前线程会进入CLH队列等待

当返回0，表示当前线程加共享锁成功，但后续的其他线程无法再加共享锁

当返回正数，表示当前线程加共享锁成功，并且后续其他线程也可以再加共享锁

tryReleaseShared(int arg):尝试释放该资源的个数

例如，CountDownLatch的构造方法CountDownLatch（int count）其实就是将state的初始值设置成count,并交给count个线程去并发执行，于此同时主线程会进入阻塞状态（加入到clh队列），当每个线程执行完调用countDown方法的时候，其实就是调用tryReleaseShared（1），把state减1，当所有的线程都执行完毕，state=0的时候，就唤醒主线程，从而实现了闭锁的功能

所以，在JUC提供的同步类或者自己写的同步类中，如果想要实现独占的方式加锁，就要实现AQS的tryAcquire和tryRelease方法，如果要实现共享的方式加锁就要实现tryAcquireShared和tryReleaseShared，如果两种方式都要就要实现四个方法，如ReentrantReadWriteLock就是实现了独占和共享两种方式，具体可以查看源码

AQS独占方式

AQS就像超市排队，它会检测自己是不是在第二个节点，如果是第二个节点（第一个是有效节点的话）那就进入自旋状态尝试获取资源，如果不是第二个状态，就进入等待状态

如果线程A在访问某个资源的时候，发现该资源加了锁，那么线程A就会加入clh队列，其实调用的就是addWaiter（node）方法，Node是对访问线程进行封装，包含了线程本身、线程在队列中的前驱结点和后继节点

Node的等待状态共有四个：

CANCELLED:失效状态，如果CLH中的线程等待超时或被中断，就需要从CLH队列中取消该NODE节点，并将该node的waitStatus设置为CANCELLED，注意：CANCELLED的值为1 ，也是所有状态中，唯一一个大于0的值

SIGNAL:可理解为第二执行状态，如果某一个node的前驱节点正在加锁占用资源，当这个前驱节点释放锁后，就会将waitStatus=SIGNAL的node中的线程唤醒执行

CONDITION:表示线程正在等待某一个Condition,当其他线程调用了该Condition的signal方法后，就会将状态为CONDITION从等待队列转移到同步队列，等待获取同步锁

PROPAGATE:在共享模式中，waitStatus=PROPAGGATE中的线程处于可运行状态