AQS的理解

#AQS是什么

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是Java中的一个非常重要的并发编程框架，它提供了一个基于FIFO队列的阻塞锁和相关的同步器（例如信号量、事件等）的框架。
AQS是JUC（java.util.concurrent）包下的一个抽象类，它内部通过一个int类型的成员变量state来表示同步状态，通过内置的FIFO队列来完成资源获取线程的排队工作。AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，许多同步类实现都依赖于它，如常用的ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier等。

以下是AQS框架的几个核心概念：
同步状态（State）：AQS使用一个int类型的变量来表示同步状态，这个状态的具体含义由子类来定义，例如在ReentrantLock中，它表示锁被获取的次数。
FIFO队列：当多个线程尝试获取资源而无法立即获得时，AQS会使用一个内部队列（通常称为CLH队列）来将这些线程排队。队列中的每个节点代表一个等待锁的线程。
独占模式和共享模式：AQS支持两种同步模式，独占模式和共享模式。独占模式表示一次只能有一个线程获取到同步状态，如ReentrantLock。共享模式则允许多个线程同时获取到同步状态，如Semaphore和CountDownLatch。
条件队列：AQS还支持条件队列，允许线程在某个条件下等待或被唤醒，类似于Object的wait()和notify()方法。

在AQS（AbstractQueuedSynchronizer）中，线程更新同步状态（State）是为了实现各种同步器的基本功能

表示锁的状态：在独占锁（如ReentrantLock）的实现中，同步状态通常表示锁的持有情况。例如，状态为0可能表示锁当前是可用的，而状态为1或更大值可能表示锁已被占用，并且如果锁是可重入的，状态值可能会表示锁被同一个线程获取的次数。
资源可用性：在信号量（如Semaphore）中，同步状态表示可用的许可数量。当线程尝试获取许可时，它需要更新状态以减少可用的许可数；当线程释放许可时，它需要更新状态以增加可用的许可数。

CAS

在AQS（AbstractQueuedSynchronizer）中，CAS（Compare And Swap）操作是一种重要的原子性操作，用于实现无锁编程中的线程安全。CAS操作涉及到三个操作数：内存位置（V），预期值（A）和新值（B）。其基本思想是：仅当内存位置的值与预期值相同时，才将内存位置的值修改为新值。这个操作是原子的，意味着它在执行过程中不会被其他线程中断。
在AQS（AbstractQueuedSynchronizer）的独占模式中，多个线程通过CAS（Compare And Swap）操作尝试更新同步状态（State），只有一个线程能够成功更新状态，这通常意味着该线程成功获取到了锁。

以下是CAS操作的基本步骤：

读取：从指定的内存位置读取值。
比较：将读取的值与预期值进行比较。
写入（如果需要）：如果读取的值与预期值相等，则将新值写入该内存位置；如果不相等，则不进行任何操

以下是AQS的基本使用方法：

自定义同步器：继承AbstractQueuedSynchronizer类，并覆写指定的方法（例如tryAcquire、tryRelease、tryAcquireShared、tryReleaseShared等）来实现自己的同步语义。
实现同步方法：在自定义同步器中，根据需要实现获取和释放资源的方法，这些方法通常会调用AQS提供的acquire、release、acquireShared、releaseShared等模板方法。
以下是一个简单的自定义同步器示例：

import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;

public class Mutex implements java.util.concurrent.Lock {
    private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        // 尝试获取锁
        @Override
        protected boolean tryAcquire(int arg) {
            return compareAndSetState(0, 1);
        }

        // 尝试释放锁
        @Override
        protected boolean tryRelease(int arg) {
            setState(0);
            return true;
        }

        // 是否处于占用状态
        @Override
        protected boolean isHeldExclusively() {
            return getState() == 1;
        }
    }

    private final Sync sync = new Sync();

    @Override
    public void lock() {
        sync.acquire(1);
    }

    @Override
    public void unlock() {
        sync.release(1);
    }

    // ... 实现其他Lock接口方法
}

在这个示例中，我们定义了一个简单的互斥锁Mutex，它通过内部类Sync继承了AQS，并覆写了tryAcquire和tryRelease方法来定义获取和释放锁的逻辑。通过这种方式，我们可以利用AQS提供的强大功能来实现各种同步需求。