在多个线程对共享资源进行争夺占用的时候，我们会首先想到加锁处理。那么我们常用的ReentrantLock就可以解决线程并发的问题，那么它的底层又是怎么实现的呢？是通过改变线程的状态来进行加锁的？还是获取资源的时候 根据资源的status来进行加锁的呢？首先我们先通过一段代码来理解下加锁的大体逻辑。

// 模拟对业务代码的加锁和解锁过程 来理解AQS
		ReentrantLock lock = new ReentrantLock(false);//创建一个非公平锁
		// 多个线程T1 T2 T3 ...
		lock.lock();
		while (true){
			if(加锁成功){//cas 来进行保证加锁成功的原子性
			break;
			}
			// 将未加锁成功的线程阻塞 存入Hashset  或者LinkedBlockingQueue
			LinkedBlockingQueue.add(T1);
			HashSet.add(T1);
			LockSupport.park();
		}
		// 执行业务逻辑代码
		lock.unlock();
		//从队列中或者set中拿取出线程 取消阻塞 在进行循环获取锁
		Thread t=HashSet.get();
		Thread t=LinkedBlockingQueue.take();
		LockSupport.unpark(t);

从上面的代码我们其实就可出lock的底层四大核心：

    1:自旋。
    2:LockSupport
    3:CAS
    4:队列 (保存被阻塞的线程 并且队列天然的FIFO特性 可以保证实现公平锁)
    

ReentrantLock 公平与非公平锁的实现

• 默认的ReentrantLock是一个非公平锁。也即是在共享资源被释放后，所有的抢夺线程会在次一同去抢夺资源，不会按照一个先后的顺序去获取资源。在new Reenrantlockd(true)此时是一个公平锁，那么在第一次线程抢夺共享资源失败后，其他不成功的所有线程都会进行一个排队处理，在共享资源可被再次使用时，会按照排队的顺序去依次获取资源。
• Reentrantlock中的定义了Sync,通过继承Sync进行实现FairSync、NonfairSync。同时Sync由继承了AbstractQueuedSynchronizer 所以 Reenrantlock的公平锁和非公平锁是同伙AQS来实现的。如下图所示:

AbstractQueuedSynchronizer

• AQS具备特性

  • 阻塞等待队列
  • 共享/独占
  • 公平/非公平
  • 可重入
  • 允许中断 除了Lock外，Java.concurrent.util当中同步器的实现如Latch,Barrier,BlockingQueue等， 都是基于AQS框架实现 一般通过定义内部类Sync继承AQS 将同步器所有调用都映射到Sync对应的方法。

  AQS内部维护属性volatile int state (32位) state表示资源的可用状态 State三种访问方式 getState()、setState()、compareAndSetState() AQS定义两种资源共享方式:

  • Exclusive-独占:只有一个线程能执行，如ReentrantLock。
  • Share-共享，多个线程可以同时执行，如Semaphore/CountDownLatch AQS定义两种队列 同步等待队列 条件等待队列 不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。自定义同步器在实现时只需要实现共 享资源state的获取与释放方式即可，至于具体线程等待队列的维护（如获取资源失败入队/ 唤醒出队等），AQS已经在顶层实现好了。自定义同步器实现时主要实现以下几种方法：
    • isHeldExclusively()：该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去 实现它。
    • tryAcquire(int)：独占方式。尝试获取资源，成功则返回true，失败则返回 false。
    • tryRelease(int)：独占方式。尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回 false。
    • tryAcquireShared(int)：共享方式。尝试获取资源。负数表示失败；0表示成 功，但没有剩余可用资源；正数表示成功，且有剩余资源。 tryReleaseShared(int)：共享方式。尝试释放资源，如果释放后允许唤醒后续 等待结点返回true，否则返回false。

• AQS中的基本参数的意义

  • exclusiveOwnerThread : AbstractQueuedSynchronizer 继承的超类AbstractOwnableSynchronizer中的 exclusiveOwnerThread ，此变量类型是个thread类型，表示的是在独占模式下保存的是当前获取到锁的线程。
  • state

     /**
   * The synchronization state.
   */
  private volatile int state;
  

  ! state是同步器状态值，默认值是0。在线程获取到同步器锁的时候，state加1。 因为是一个可重入锁，所以state的状态会随着加锁的次数增加而增加。锁的实现是依赖于这个state的变化来判断的。

  • static final class Node：通过这个内部类来实现的双向队列(CLH)，来进行保存阻塞的线程。
  • private transient volatile Node head：head属性会指向构造出的双向队列的头部。
  • private transient volatile Node tail;：head属性会指向构造出的双向队列的尾部。