Java 什么是 AQS ？

原创于 2025-10-24 16:42:29 发布 · 750 阅读

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这是一个非常核心的Java并发编程面试题。我会用一个清晰易懂的方式为你全面解释AQS。

AQS 的全称是 AbstractQueuedSynchronizer，即抽象队列同步器。

它是 Java 并发包（java.util.concurrent.locks）中一个构建锁和同步器的基础框架。你可以把它理解成一个“万能模板”，JDK中的许多重要的并发工具，其内部都是基于AQS来实现的。

核心思想：
AQS使用一个整型的volatile变量（命名为state）来表示同步状态（例如，锁被重入了多少次），并通过一个FIFO（先进先出）的线程等待队列，来处理那些未能获取到锁的线程的排队工作。

在AQS出现之前，如果想要构建一个锁或同步器，通常需要直接使用底层的 synchronized 关键字和 wait()/notify() 方法。这些底层机制存在一些问题：

AQS的出现，将构建同步器的通用逻辑（如线程排队、阻塞、唤醒）封装起来，开发者只需要关注一个核心问题：如何管理这个 state 状态变量。这大大简化了锁和同步器的构建。

AQS的核心原理可以概括为三大组件：

这是一个用 volatile 修饰的 int 变量。
它的值完全由使用者来决定其含义。
- 在 ReentrantLock 中，state=0 表示锁未被任何线程持有，state=1 表示锁被一个线程持有，state>1 表示锁被同一个线程重入了多次。
- 在 Semaphore 中，state 表示剩余的许可证数量。
- 在 CountDownLatch 中，state 表示需要倒数的计数。

这是AQS作为“模板”的核心体现。它定义了两组核心方法：

获取资源（Acquire）：如 acquire(int arg)
1. 尝试获取资源（由使用者实现）。
2. 如果成功，则直接返回。
3. 如果失败，则将线程加入等待队列，并可能阻塞线程。
释放资源（Release）：如 release(int arg)
1. 尝试释放资源（由使用者实现）。
2. 如果释放后状态允许唤醒后续线程，则唤醒队列中下一个等待的线程。

AQS已经实现了队列的入队、出队、阻塞、唤醒等复杂逻辑，但它把最关键的“如何尝试获取资源”和“如何尝试释放资源”留给了使用者去实现。

使用者需要继承 AbstractQueuedSynchronizer 并重写以下方法来实现自定义的同步逻辑：

方法名	描述
`protected boolean tryAcquire(int arg)`	独占式尝试获取资源。成功返回true，失败返回false。
`protected boolean tryRelease(int arg)`	独占式尝试释放资源。成功返回true，失败返回false。
`protected int tryAcquireShared(int arg)`	共享式尝试获取资源。负数表示失败；0表示成功，但无剩余资源；正数表示成功，且有剩余资源。
`protected boolean tryReleaseShared(int arg)`	共享式尝试释放资源。
`protected boolean isHeldExclusively()`	当前同步器是否被独占模式占用。

模式说明：

为了让你更直观地理解AQS的工作原理，下图展示了以 ReentrantLock 为例，其内部的AQS是如何协作的：

ReentrantLock：内部有一个 Sync 类继承自 AQS。state=0 表示锁空闲，state=1 表示锁被占用。tryAcquire 方法通过 CAS（Compare-And-Swap） 操作尝试将 state 从0改为1。
Semaphore：内部同样有一个 Sync 类。state 表示可用的许可证数量。acquire() 就是消耗一个许可证（state--），release() 就是增加一个许可证（state++）。
CountDownLatch：state 初始化为一个正数（计数）。await() 方法会检查 state 是否为0；countDown() 方法会将 state 减1，当 state 减到0时，唤醒所有等待的线程。

AQS是什么？ 它是一个构建锁和同步器的基础框架。
核心思想？ 用一个 state 变量表示状态，一个FIFO队列管理等待线程。
工作模式？ 模板方法模式。AQS负责队列管理和线程调度，使用者只需实现 tryAcquire、tryRelease 等核心状态控制方法。
为什么重要？ 它是Java并发包的基石，理解了AQS，就理解了大部分JUC同步工具类的工作原理。