AQS 的基础方法

AQS 到底是什么东西

AQS 解决的是申请锁和进程间通信的问题。在 AQS 出现之前，锁只能用 sychronized , 进程间通信只能使用 Object#wait/waitAll 和 Object#notify/notifyAll 来进行线程之间通信问题。wait/notify 的缺点是等待的线程需要进入阻塞状态，在 I\O 任务的场景下，这种需要阻塞线程的方式效率是不高的。自旋的方式可以提供这种效率。

如果有一个基础的类。在它的基础上我们可以实现公平锁、非公平锁、可重入锁、不可重入锁、独享锁、共享锁等等这些具体锁场景。

那这个类是不是非常的棒。这个基础类就是 AbstractQueueSychronizer 。它是各种同步器的基础类。它的核心是增强的 CLH 队列。它实现的功能有：

1. 等等队列的管理。
2. 条件队列的管理。

四个重要的知识点：

1. 双向队列，双向链表是保存挂起线程的状态的结构，
2. state 和 waitState。state 是保存锁状态的，它是一个 volatile 类型的 int 基本类型。此类是可以保存可见性和顺序性。
3. LockSupport.park() 和 unpark() 方法。这两个方法是可以将线程挂起和重启过来。当线程申请不到锁后，会执行 park() ,线程就进入到挂起状态。当获得锁的线程执行完自己的业务代码逻辑之后，就执行从双向队列中，唤醒队列里面的线程。
4. CAS 的应用，CAS 是 campareAndSwap 操作的简称，他是 J.U.C 实现的一个技术特性，有了它就可以再 Java 代码的层面实现自旋锁。

四个重要的方法：

1. tryAcquire(): 独占锁的申请。
2. release(): 独占锁的释放。
3. tryAcquireShared(): 共享锁的申请。
4. releaseShared(): 共享锁的释放。

各个同步器实现了不同的 state 状态管理而实现的。先看一下有那些同步器。

1. ReentrantLock 可重入的同步器。
2. ReentrantReadWriteLock 可重入的读写同步器。
3. CountdownLatch 倒计时同步器。
4. Semaphore 信号量同步器。
5. CyclicBarrier 栅栏同步器。
6. StampedLock 时间戳同步器。

先来看看加锁(aquire 函数的执行过程)的过程：

其中 tryAcquire 是由 AQS 的实现类来实现。不同的同步器就是通过实现不同的 tryAcquire 的实现类来实现不同的同步效果。

总体上的思路其实挺简单的，如果能获得锁，那就继续执行业务逻辑代码，否则线程进入等待队列，并修改前取节点的 waitState 为 -1 告诉前驱节点，前驱大哥，小弟还排在您的后面，如果你释放锁的时候，你也记得把我也唤醒了啊。

再来看看释放锁（release 函数的执行过程）的过程：

在释放锁的过程中，由于线程已经申请到了锁，所以没有 CAS 的操作。在 tryRelease 函数是一个需要 AQS 实现类来写逻辑的这么个函数，它里面实现了对 state 的修改。修改了 state 主要目的就是为了告诉其他线程，老子已经释放了锁，你们可以申请了。

不可打断是什么意思呢？这个要看 AQS 的 aquire 方法。在执行 if 里面的各种函数的时候，线程不会处理 interrept 的信号，只是先记录下来，如果 acquireQueued 函数返回 true ，则会执行 selfInterrupt 函数来处理打断信号。

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

那不可打断又在说什么呢？请看下面的函数。下面的函数是另外一种 acquire 里面调用了 doAcquireInterruptibly 函数，它里面只有有打断信号来就处理打断请求。

    public final void acquireInterruptibly(int arg)
            throws InterruptedException {
        if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();
        if (!tryAcquire(arg))
            doAcquireInterruptibly(arg);
    }

综上所述，在 AQS 中，JDK 做好实现了“锁自治”的基本数据结构和算法。只有实现对 state 的修改规则，就能实现不能种类的锁。下面来讲讲各种锁的实现。