Java高并发编程入门篇：AQS

曾经有一道比较比较经典的面试题“你能够说说java的并发包下面有哪些常见的类?”大多数人应该都可以说出 CountDownLatch、CyclicBarrier、Sempahore多线程并发三大利器。这三大利器都是通过AbstractQueuedSynchronizer抽象类(下面简写AQS)来实现的，所以学习三大利器之前我们有必要先来学习下AQS。

AQS是一种提供了原子式管理同步状态、阻塞和唤醒线程功能以及队列模型的简单框架”

AQS结构

说到同步我们如何来保证同步?大家第一印象肯定是加锁了，说到锁的话大家肯定首先会想到的是Synchronized。Synchronized大家应该基本上都会使用，加锁和释放锁都是jvm 来帮我们实现的，我们只需要简单的加个 Synchronized关键字就可以了。用起来超级方便。但是有没有一种情况我们设置一个锁的超时时间Synchronized就有点实现不了，这时候我们就可以用ReentrantLock来实现,ReentrantLock是通过aqs来实现的，今天我们就通过ReentrantLock来学习一下aqs。

CAS && 公平锁和非公平锁

AQS里面用到了大量的CAS学习AQS之前我们还是有必要简单的先了解下CAS、公平锁和非公平锁。

CAS

CAS 全称是 compare and swap，是一种用于在多线程环境下实现同步功能的机制。CAS 操作包含三个操作数 ：内存位置、预期数值和新值。CAS 的实现逻辑是将内存位置处的数值与预期数值相比较，若相等，则将内存位置处的值替换为新值。若不相等，则不做任何操作,这个操作是个原子性操作，java里面的AtomicInteger等类都是通过cas来实现的。

公平锁和非公平锁

公平锁：多个线程按照申请锁的顺序去获得锁，线程会直接进入队列去排队，队列中第一个才能获得到锁。优点：等待锁的线程不会饿死，每个线程都可以获取到锁。缺点：整体吞吐效率相对非公平锁要低，等待队列中除第一个线程以外的所有线程都会阻塞，CPU唤醒阻塞线程的开销比非公平锁大。

非公平锁：多个线程去获取锁的时候，会直接去尝试获取，获取不到，再去进入等待队列，如果能获取到，就直接获取到锁。优点：可以减少CPU唤醒线程的开销，整体的吞吐效率会高点，CPU也不必唤醒所有线程，会减少唤起线程的数量。缺点：处于等待队列中的线程可能会饿死，或者等很久才会获得锁。文字有点拗口，我们来个实际的例子说明下。比如我们去食堂就餐的时候都要排队，大家都按照先来后到的顺序排队打饭，这就是公平锁。如果等到你准备拿盘子打饭的时候 直接蹦出了一个五大三粗的胖子插队到你前面，你看打不赢他只能忍气吞声让他插队，等胖子打完饭了又来个小个子也来插你队，这时候你没法忍了，直接大吼一声让他滚，这个 小个子只能屁颠屁颠到队尾去排队了这就是非公平锁。我们先来看看AQS有哪些属性

// 头节点 

private transient volatile Node head; 

// 阻塞的尾节点，每个新的节点进来，都插入到最后，也就形成了一个链表 

private transient volatile Node tail; 

// 这个是最重要的，代表当前锁的状态，0代表没有被占用，大于 0 代表有线程持有当前锁 

// 这个值可以大于 1，是因为锁可以重入，每次重入都加上 1 

private volatile int state; 

// 代表当前持有独占锁的线程，举个最重要的使用例子，因为锁可以重入 

// reentrantLock.lock()可以嵌套调用多次，所以每次用这个来判断当前线程是否已经拥有了锁 

// if (currentThread == getExclusiveOwnerThread()) {state++} 

private transient Thread exclusiveOwnerThread; //继承自AbstractOwnableSynchronizer 

（编辑：湘西站长网）

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