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AQS 全称AbstractQueuedSynchronizer（抽象队列同步器），是 Java 并发包（java.util.concurrent.locks）的核心底层框架，ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore等工具都是基于 AQS 实现的。

简单说：AQS 就是一套通用的锁/同步器实现模板，解决了多线程竞争资源时的排队、阻塞、唤醒问题。

一、AQS 核心三大组件

AQS 底层就靠3 个东西实现所有同步逻辑：

1. 同步状态（state 变量）

• 用一个volatile int state表示资源的占用状态
• state=0：资源空闲，无线程占用
• state>0：资源已被占用（重入锁时 state 会累加）
• 所有线程竞争锁，本质就是修改这个 state 的值

2. 双向链表（CLH 同步队列）

• 存储抢锁失败的线程，先进先出（FIFO）
• 每个节点封装：等待线程 + 等待状态 + 前驱/后继节点
• 作用：线程抢不到锁，就进入队列排队，不浪费 CPU

3. 独占/共享模式

AQS 支持两种同步模式，开箱即用：

• 独占模式：只有一个线程能持有锁（ReentrantLock）
• 共享模式：多个线程可同时持有锁（CountDownLatch、Semaphore）

二、AQS 核心工作原理（抢锁 + 排队 + 唤醒全流程）

我们以**独占锁（ReentrantLock）**为例，走一遍完整流程：

步骤1：线程尝试抢锁

线程调用lock()→ 调用 AQS 的tryAcquire(arg)尝试修改state：

1. state=0：用CAS原子修改为 1，抢锁成功，当前线程成为锁持有者
2. state≠0：如果是重入（当前线程已持有锁），state+1，依然成功
3. 抢锁失败 → 进入下一步

步骤2：抢锁失败，加入同步队列排队

1. 把当前线程封装成一个Node 节点
2. 用CAS 安全地加入双向链表尾部
3. 调用LockSupport.park()阻塞当前线程，让出 CPU

步骤3：锁释放，唤醒排队线程

持有锁的线程调用unlock()→ 执行：

1. state-1，如果state=0表示完全释放锁
2. 唤醒队列头部的第一个等待线程
3. 被唤醒的线程重新尝试抢锁，成功则出队，成为新的锁持有者

三、AQS 关键技术细节

1. 为什么用 volatile 修饰 state？

• 保证多线程之间的可见性：一个线程修改 state，其他线程立刻看到
• 配合 CAS 实现无锁原子操作，比synchronized更轻量

2. 什么是 CAS？

• 全称：Compare And Swap（比较并交换）
• 作用：原子性修改 state，不加锁也能保证线程安全
• 原理：先比较内存值是否为预期值，是就更新，不是就失败重试

3. 队列节点等待状态（waitStatus）

节点的状态控制线程的阻塞/唤醒：

• 0：默认状态
• SIGNAL(-1)：后继节点需要被唤醒（最常用）
• CANCELLED(1)：线程取消等待
• CONDITION(-2)：在条件队列等待
• PROPAGATE(-3)：共享模式下传播唤醒

4. 公平锁 / 非公平锁

AQS 天然支持两种锁策略：

• 非公平锁：线程上来直接抢锁，抢不到再排队（ReentrantLock 默认）
  ✅ 优点：吞吐量高
  ❌ 缺点：可能产生线程“饥饿”
• 公平锁：线程先看队列是否为空，有排队线程就直接进队
  ✅ 优点：所有线程公平获取锁
  ❌ 缺点：性能稍低

四、AQS 模板方法设计模式（核心设计思想）

AQS 是抽象类，它只做通用逻辑，具体业务交给子类实现：

AQS 固定实现（不用改）

• 线程入队、出队
• 线程阻塞、唤醒
• 队列维护
• CAS 修改 state

子类必须实现（定制逻辑）

子类只需要重写这几个方法：

• tryAcquire()：尝试获取独占锁
• tryRelease()：尝试释放独占锁
• tryAcquireShared()：尝试获取共享锁
• tryReleaseShared()：尝试释放共享锁

一句话总结：AQS 搭骨架，子类填逻辑，极大简化了同步器开发。

五、经典 AQS 实现类

六、一句话总结 AQS 底层

AQS 使用 volatile state 表示资源状态，用 CLH 双向队列管理抢锁失败的线程，通过 CAS 无锁操作 + LockSupport 阻塞/唤醒，实现了一套高可用的线程同步框架。

总结

1. 核心三要素：volatile state（资源）、CLH 队列（排队）、LockSupport（阻塞唤醒）
2. 核心流程：尝试抢锁 → 失败入队阻塞 → 释放锁唤醒队首线程
3. 设计模式：模板方法，AQS 实现通用逻辑，子类定制同步规则
4. 价值：JUC 所有锁和同步工具的基石，是 Java 高并发的核心底层