AQS 原理：AbstractQueuedSynchronizer

一、AQS 是什么

AQS（抽象队列同步器）是 JUC 锁的基础框架。ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore、ReentrantReadWriteLock 都基于它。

二、核心结构

1. state 状态

private volatile int state;

• 0：无锁。

• 0：被锁，值是重入次数。

不同实现对 state 解释不同： - ReentrantLock：持有数。 - Semaphore：剩余许可数。 - CountDownLatch：计数。

2. CLH 队列

双向链表，存等待锁的线程：

head ↔ node1 ↔ node2 ↔ node3 ↔ tail

每个 node 包一个线程，node 间通过 prev/next 连接。

3. 独占 / 共享

• 独占：ReentrantLock，一次一个线程。
• 共享：Semaphore、CountDownLatch，多个线程同时通过。

三、核心方法

模板方法模式

AQS 定义骨架，子类重写：

• tryAcquire(int)：尝试获取锁（独占）。
• tryRelease(int)：尝试释放锁（独占）。
• tryAcquireShared(int)：尝试获取共享。
• tryReleaseShared(int)：尝试释放共享。

骨架方法

• acquire(int)：获取锁，失败进队列。
• release(int)：释放锁，唤醒下一个。

四、acquire 流程

public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}

1. tryAcquire：子类实现，CAS 抢锁。
2. 失败：addWaiter 把当前线程包成 node 加到队尾。
3. acquireQueued：自旋检查前驱是不是 head，是就再 tryAcquire，否则挂起。

五、release 流程

public final boolean release(int arg) {
    if (tryRelease(arg)) {
        Node h = head;
        if (h != null && h.waitStatus != 0)
            unparkSuccessor(h);   // 唤醒 head 的下一个节点
        return true;
    }
    return false;
}

1. tryRelease：子类实现，state 减到 0。
2. 唤醒 head 的后继节点。

六、为什么用 AQS

• 队列管理、阻塞/唤醒、中断处理都封装好了。
• 子类只需要实现 state 的获取和释放。
• 避免每个锁都重复写队列逻辑。

高频追问

• state 是 volatile，保证可见性。
• CLH 队列是变体（原版不存储前驱指针）。
• 队列不保证公平：新线程可能和队列头线程竞争。