并发-AQS底层及锁实现原理

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AQS简介

AQS的全称是AbstractQueuedSynchronizer，在java的并发编程中是非常重要的一个抽象类，它定义了一套多线程资源共享的同步器框架，许多同步类都是以AQS作为底层框架，在此之上拓展对应功能的，如Semaphore、ReentrantLock。

AQS定义了子类继承他后需要解决的大量的细节问题，如获取同步状态、FIFO同步队列等，同时他也已经做好了一些细节工作，减少了实现的工作时间。

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1、Lock：锁接口
2、ReentrantLock：独享、互斥、可重入、公平、非公平、自旋锁实现类
3、Sync：AQS同步器实现类
4、AbstractQueuedSynchronizer：AQS同步器抽象类
5、FairSync:公平锁实现类
6、NofairSync:非公平锁实现类

AQS组成

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AQS由两大部分构成，标识符、FIFO队列。

标识符（state）

1. 锁标识符，也叫同步器状态符，在AQS类源码中可以看到是一个int类型的成员变量，标识锁当前状态，ReentrantLock用其标识锁是否被占用、Semaphore用其标识剩余令牌数。
2. state配合CAS使用，并由volatile修饰，保证操作原子性。

FIFO队列

1. 实质上是一个双向链表，节点Node类是AQS类中的类部类。
2. AQS中记录了队列的头部及尾部。
3. FIFO队列的作用是当锁被上锁后，新的请求线程请求到锁后加入到FIFO队列中进行等待并尝试获取锁对象。要注意的是前面的逻辑是AQS的实现类的大致逻辑，AQS只是提供了一个模板。根据实现方式不同，可以实现不同类型不同功能的锁。如公平锁、非公平锁，又或者独占锁、共享锁。

AQS获取及释放的标准形式 

如前面所说的，AQS只是定义了一个标准化模板，具体实现类由子类实现，其大致实现逻辑如下面文本代码。

//获取
boolean acquire(){
    while(当前状态不允许获取操作){
        if(需要阻塞获取请求){
            如果当前线程不在队列中，则将其插入队列
            阻塞当前线程
        }else{
            返回失败
        }
        可能更新同步器的状态
        如果线程位于队列中，则将其移除队列
        返回成功
    }
}

//释放
void release(){
    更新同步器的状态
    if(新的状态允许某个被阻塞的线程获取成功){
        解除队列中一个或多个线程的阻塞状态
    }
}

结语

本文只简单的记录了一下我自己对AQS底层源码的一些体会。基于AQS的实现类有很多，将起另外篇幅具体描述几个常见实现类的具体实现源码。

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