• AbstractQueuedSynchronizer即抽象隊(duì)列同步器，AQS定義了一套多線(xiàn)程訪問(wèn)共享資源的同步器框架，許多同步類(lèi)實(shí)現(xiàn)都依賴(lài)于它，如常用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch。

• 它維護(hù)了一個(gè)volatile int state（代表共享資源）和一個(gè)FIFO雙端隊(duì)列（多線(xiàn)程爭(zhēng)用阻塞時(shí)線(xiàn)程進(jìn)入此隊(duì)列尾部，隊(duì)列頭節(jié)點(diǎn)是成功獲取鎖的線(xiàn)程，當(dāng)頭節(jié)點(diǎn)釋放鎖時(shí)，會(huì)喚醒后面節(jié)點(diǎn)并釋放當(dāng)前頭節(jié)點(diǎn)的引用）。

• AQS定義兩種資源共享方式：Exclusive（獨(dú)占，只有一個(gè)線(xiàn)程能執(zhí)行，如ReentrantLock）和Share（共享，多個(gè)線(xiàn)程可同時(shí)執(zhí)行，如Semaphore/CountDownLatch）。

• 不同自定義同步器爭(zhēng)用共享資源的方式也不同。自定義同步器在實(shí)現(xiàn)時(shí)只需要實(shí)現(xiàn)共享資源state的獲取與釋放方式即可，至于具體線(xiàn)程等待隊(duì)列的維護(hù)（如獲取資源失敗入隊(duì)/喚醒出隊(duì)等），AQS已經(jīng)在頂層實(shí)現(xiàn)好了。

獨(dú)占鎖的獲取流程

• （1）調(diào)用入口方法acquire(arg)

• （2）調(diào)用模版方法tryAcquire(arg)嘗試獲取鎖，若成功則返回，若失敗則走下一步

• （3）將當(dāng)前線(xiàn)程構(gòu)造成一個(gè)Node節(jié)點(diǎn)，并利用CAS將其加入到同步隊(duì)列尾部，然后該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)線(xiàn)程進(jìn)入自旋狀態(tài)

• （4）自旋時(shí)首先判斷其前驅(qū)節(jié)點(diǎn)釋放為頭節(jié)點(diǎn)&是否成功獲取同步狀態(tài)，兩個(gè)條件都成立，則將當(dāng)前線(xiàn)程的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為頭節(jié)點(diǎn)，如果不是，則利用LockSupport.park(this)將當(dāng)前線(xiàn)程掛起 ,等待被前驅(qū)節(jié)點(diǎn)喚醒

獨(dú)占鎖的釋放流程

• （1）調(diào)用入口方法release(arg)

• （2）調(diào)用模版方法tryRelease(arg)釋放同步狀態(tài)

• （3）獲取同步隊(duì)列中當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的下一節(jié)點(diǎn)

• （4）利用LockSupport.unpark(currentNode.next.thread)喚醒后繼節(jié)點(diǎn)

共享鎖的獲取流程

• （1）調(diào)用acquireShared(arg)入口方法

• （2）進(jìn)入tryAcquireShared(arg)方法獲取同步狀態(tài)，如果返回值>=0，說(shuō)明同步狀態(tài)(state)有剩余，獲取鎖成功直接返回
  如果返回值<0，說(shuō)明獲取同步狀態(tài)失敗，向隊(duì)列尾部添加一個(gè)共享類(lèi)型的Node節(jié)點(diǎn)，隨即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)入自旋狀態(tài)

• （3）自旋時(shí)，首先檢查前驅(qū)節(jié)點(diǎn)釋放為頭節(jié)點(diǎn)&tryAcquireShared()是否>=0(即成功獲取同步狀態(tài))。如果是則說(shuō)明當(dāng)前節(jié)點(diǎn)可執(zhí)行，把當(dāng)前節(jié)點(diǎn)設(shè)置為頭節(jié)點(diǎn)并喚醒所有后繼節(jié)點(diǎn)；如果否，則利用LockSupport.unpark(this)掛起當(dāng)前線(xiàn)程，等待被前驅(qū)節(jié)點(diǎn)喚醒

共享鎖的釋放流程

• （1）調(diào)用releaseShared(arg)方法釋放同步狀態(tài)

• （2）如果釋放成功，則遍歷整個(gè)隊(duì)列，利用LockSupport.unpark(nextNode.thread)喚醒所有后繼節(jié)點(diǎn)

重入鎖

• 重入鎖指是當(dāng)前線(xiàn)成功獲取鎖后，如果再次訪問(wèn)該臨界區(qū)則不會(huì)對(duì)自己產(chǎn)生互斥行為。ReentrantLock和synchronized都是可重入鎖，synchronized由jvm實(shí)現(xiàn)可重入，ReentrantLock基于AQS實(shí)現(xiàn)可重入。

• ReentrantLock可重入的原理是判斷上次獲取鎖的線(xiàn)程是否為當(dāng)前線(xiàn)程，如果是則可再次進(jìn)入臨界區(qū)，如果不是則阻塞。

非公平鎖與公平鎖

• 非公平鎖是指當(dāng)鎖狀態(tài)為可用時(shí)，不管在當(dāng)前鎖上是否有其他線(xiàn)程在等待，新近線(xiàn)程都有機(jī)會(huì)搶占鎖。

• 公平鎖是指當(dāng)多個(gè)線(xiàn)程嘗試獲取鎖時(shí)，成功獲取鎖的順序與請(qǐng)求獲取鎖的順序相同。

• AQS實(shí)現(xiàn)中兩者區(qū)別在于是否判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)存在前驅(qū)節(jié)點(diǎn)!hasQueuedPredecessors() &&，如果當(dāng)前線(xiàn)程獲取鎖失敗就會(huì)被加入到AQS同步隊(duì)列，那么如果同步隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)存在前驅(qū)節(jié)點(diǎn)，也就表明存在線(xiàn)程比當(dāng)前節(jié)點(diǎn)線(xiàn)程更早獲取鎖，只有等待前面線(xiàn)程釋放鎖后才能獲取鎖。

讀寫(xiě)鎖
基于AQS的讀寫(xiě)鎖實(shí)現(xiàn)ReentrantReadWriteLock，該讀寫(xiě)鎖實(shí)現(xiàn)原理是：將同步變量state按照高16位和低16位拆分，高16位表示讀鎖，低16位表示寫(xiě)鎖。

寫(xiě)鎖的獲取

• （1）獲取同步狀態(tài)，從中分離出低16位的寫(xiě)鎖狀態(tài)

• （2）如果同步狀態(tài)不為0，說(shuō)明存在讀鎖或?qū)戞i

• （3）如果存在讀鎖（c ！=0 && w == 0），則不能獲取寫(xiě)鎖（保證寫(xiě)對(duì)讀的可見(jiàn)性）

• （4）如果當(dāng)前線(xiàn)程不是上次獲取寫(xiě)鎖的線(xiàn)程，則不能獲取寫(xiě)鎖（寫(xiě)鎖為獨(dú)占鎖）

• （5）如果以上判斷均通過(guò)，則在低16位同步狀態(tài)上利用CAS進(jìn)行修改（增加寫(xiě)鎖同步狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)可重入）

• （6）將當(dāng)前線(xiàn)程設(shè)置為寫(xiě)鎖的獲取線(xiàn)程
  寫(xiě)鎖的釋放與獨(dú)占鎖類(lèi)似，不斷減少讀鎖同步狀態(tài)，同步狀態(tài)為0時(shí)，寫(xiě)鎖完全釋放

讀鎖（共享鎖）的獲取

• （1）獲取當(dāng)前同步狀態(tài)

• （2）計(jì)算高16為讀鎖狀態(tài) 1后的值

• （3）如果大于能夠獲取到的讀鎖的最大值，則拋出異常

• （4）如果存在寫(xiě)鎖并且當(dāng)前線(xiàn)程不是寫(xiě)鎖的獲取者，則獲取讀鎖失敗

• （5）如果上述判斷都通過(guò)，則利用CAS重新設(shè)置讀鎖的同步狀態(tài)