JAVA并发编程AQS原理剖析

很多小朋友面试时候，面试官考察并发编程部分，都会被问：说一下AQS原理。面对并发编程基础和面试经验，专栏采用通俗简洁无废话无八股文方式，已陆续梳理分享了《一文看懂全部锁机制》、《JUC包之CAS原理》、《volatile核心原理》、《synchronized全能王的原理》，希望可以帮到大家巩固相关核心技术原理。今天我们聊聊AQS....

一、AQS是什么，有什么用

     AQS全称是：AbstractQueuedSynchronizer，队列同步器。这个类在JUC包java.util.concurrent.locks下面。

一句话总结：AQS是FIFO先进先出双向队列，队列里存的是线程Thread。

      说到双向链表，这回大家就不陌生了。通过head、tail节点来记录队列的头和尾。每个Node节点都有next、pre来串联前后节点组成双向链表。

         AQS同步队列，就是通过在FIFO队列里存储线程的状态，实现类只需要extend abstractQueuedSynchronizer，并实现里面的方法，就可以自定义自己同步机制。为什么面试官喜欢问AQS，因为AQS队列同步器在JUC包里应用太广泛了，你所熟悉的ReentrantLock、Semaphore信号量、FutureTask,CountDownLatch,你翻一番源码，都是extend abstractQueuedSynchronizer去实现的。等你说完AQS原理，就可以继续问它的实现...面试官考察套路太深。

一句话总结：AQS可以用来实现线程同步机制。在JUC包里有广泛应用。可以说AQS就是JUC的灵魂。

二、AQS的原理

    我们直接看源码说原理，AQS队列同步器核心三个变量：head节点、tail节点、state状态码。

核心原理：队列中的每个节点对应一个线程。线程通过判断state字段进行抢占资源，如果获取资源成功，则把当前线程设置为有效工作线程，并且修改state值。其他竞争失败线程，就阻塞进入FIFO队列，等待持有锁线程按顺序唤醒。

这个原理，不同锁实现会有些区别，具体AQS原理等我们在ReentrantLock,semaphore信号量，FutureTask专文再详细分析。

2.1 AQS Node节点分析

   AQS核心原理说过，AQS只有三个核心变量：head节点、tail节点、int state变量。state已经说过是volatile修饰，多线程入队前竞争锁的共享资源。队列里的Node，我们重点说说。先看源码截图，只看核心几个变量：

        首先看看Node类型字段的有：excusive，share，next，pre，nextWaiter。

exclusive：表示独占锁，只有一个线程可以获得锁。也就是我们在《一文看懂全部锁机制》说过独享锁、排它锁。比如ReentrantLock里面就是独占锁。FIFO里面的每个Node 都是exclusive 节点。

share：共享锁，多个线程可以共享锁。ReentrantReadWriteLock里面的read锁就是共享锁。

pre和 next 就是表示当前Node节点前、后节点引用。 thread： 就是对应线程引用。

waitSatus: 就是当前线程节点等待状态，0就是默认值。它的值有：

      CANCELLED：节点在等待过程被打断或超时，被标记为取消状态。

      SIGNAL：线程等待被唤醒。

      CONDITION：在条件队列中等待。

     PROPAGATE: 释放共享锁时，如果头结点的状态是PROPAGATE状态，就广播我释放锁了，等待锁的线程，都可以去尝试获取锁。

AQS因为不涉及具体实现，简单说这么多，下一篇，我们将分享具体AQS实现的庖丁解牛。比如ReentrantLock，信号量。