5分钟学后台—面试必死要问的问题：你了解Java的AQS吗?

AQS简介

AQS是一个抽象类，不可以被实例化，它的设计之初就是为了让子类通过继承来实现多样的功能的。它内部提供了一个FIFO的等待队列，用于多个线程等待一个事件（锁）。它有一个重要的状态标志——state，该属性是一个int值，表示对象的当前状态（如0表示lock，1表示unlock）。AQS提供了三个protected final的方法来改变state的值，分别是：getState、setState(int)、compareAndSetState(int, int)。根据修饰符，它们是不可以被子类重写的，但可以在子类中进行调用，这也就意味着子类可以根据自己的逻辑来决定如何使用state值。

AQS的子类应当被定义为内部类，作为内部的helper对象。事实上，这也是juc种锁的做法，如ReentrantLock，便是通过内部的Sync对象来继承AQS的。AQS中定义了一些未实现的方法（抛出UnsupportedOperationException异常）

• tryAcquire(int) 尝试获取state

• tryRelease(int) 尝试释放state

• tryAcquireShared(int) 共享的方式尝试获取

• tryReleaseShared(int) 共享的方式尝试释放

• isHeldExclusively() 判断当前是否为独占锁

这些方法是子类需要实现的，可以选择实现其中的一部分。根据实现方式的不同，可以分为两种：独占锁和共享锁。其中JUC中锁的分类为:

• 独占锁：ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock.WriteLock

• 共享锁：ReentrantReadWriteLock.ReadLock、CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore

其实现方式为：

• 独占锁实现的是tryAcquire(int)、tryRelease(int)

• 共享锁实现的是tryAcquireShared(int)、tryReleaseShared(int)

AQS中还提供了一个内部类ConditionObject，它实现了Condition接口，可以用于await/signal。采用CLH队列的算法，唤醒当前线程的下一个节点对应的线程，而signalAll唤醒所有线程。

总的来说，AQS提供了三个功能：

1. 实现独占锁

2. 实现共享锁

3. 实现Condition模型

AQS通俗举例:

如果看到这里，你还不是特别理解 AQS 的作用，那就请看接下来的这个比喻，我们把 AQS 和线程协作工具类给“拟人化”，比作是 HR 和面试官。

这里模拟候选人参加校招面试的场景。对公司而言，面试一般需要面试官和 HR 参加。通常有两种面试，一种是群面，一种是单面，群面是指多个同学一起参加的面试，例如规定是 10 个人一起面试，那群面规则就是先凑齐 10 个人，再统一面试。

而单面往往是流水线形式的、一对一的面试。假设我们一共有 5 个面试官进行单面，即这 5 个面试官同时分别面试一个候选人，在面试过程中，候选人会进行排队，前面的候选人面试完了以后，后面候选人就跟上，找空闲的面试官开始面试，这就是单面的场景。

乍看起来，群面和单面的面试规则是很不一样的：前者是多人一起面试，而后者是逐个面试。但也其实，群面和单面也有很多相同的地方（或者称为流程或环节），而这些相同的地方往往都是由 HR 负责的。比如面试者来了，HR 需要安排候选人签到、就坐等待、排队，然后 HR 要按顺序叫号，从而避免发生多个候选人冲突的情况，同时 HR 还要确保等待的同学最终都会被叫到，这一系列的内容都由 HR 负责，而这些内容无论是单面还是群面都是一样的。这些 HR 在面试中所做的工作，其实就可以比作是 AQS 所干的活儿。至于具体的面试规则，比如群面规则是 5 个人还是 10 个人一起？是单面还是群？这些是由面试官来安排的。对于面试官而言，他不会关心候选人是否号码冲突、如何等待、如何叫号，是否有休息的场地等，因为这是 HR 的职责范围。这里的面试官就对应利用了 AQS 实现具体的协作逻辑的工具类，而 HR 则代表 AQS。刚才所说的让候选人休息，就是指把线程进行阻塞，不要持续耗费 CPU；而后续叫号让候选人去面试，则意味着去唤醒线程。群面的流程类似于 CountDownLatch，CountDownLatch 会先设置需要倒数的初始值，假设为 10，每来一个候选人，计数减 1，如果 10 个人都到齐了，就开始面试。同样，单面可以理解为是 Semaphore 信号量，假设有 5 个许可证，每个线程每次获取 1 个许可证，这就类似于有 5 个面试官并行面试，候选人在面试之前需要先获得许可证，面试结束后归还许可证。对于 CountDownLatch 和 Semaphore 等工具类而言，它要确定自己的“要人”规则，是凑齐 10 个候选人一起面试，像群面一样呢？还是出 1 进 1，像单面一样呢？确定了规则之后，剩下的类似招呼面试者（类比于调度线程）等一系列工作可以交给 AQS 来做，这样一来，各自的职责就非常独立且分明了。

总结:

⁣学习AQS 的思路，为什么需要 AQS，以及 AQS 的作用，利用 AQS 可以很方便的实现线程协作工具类，而且 AQS 被广泛应用在了 JUC 包中。

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