并发编程:JUC下的同步实现之AQS理解

1:AQS是什么

AQS:全称AbstractQueuedSynchronizer(抽象类的队列式同步器). 是JUC包下的一个抽象类. aqs因为是抽象类,本身并不提供同步的接口,但JUC下的其他同步组件都是基于aqs来进行实现同步的,比如(:ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore)这些都是继承自aqs.所以aqs在并发编程中是至关重要的知识点.

2:实现AQS的类

AQS支持线程抢占两种锁——独占锁和共享锁：

• 实现独占锁的类：ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock.WriteLock
• 实现共享锁的类：ReentrantReadWriteLock.ReadLock、CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore

独占锁Exclusive：同一个时刻只能被一个线程占有，它又可分为：
        公平锁：按照线程在队列中的排队顺序，先到者先拿到锁
        非公平锁：当线程要获取锁时，无视队列顺序直接去抢锁，谁抢到就是谁的
共享锁Share：同一时间点可以被多个线程同时占有.

3:AQS的实现原理

     FIFO线程等待队列

      AQS的实现依赖内部的同步队列，也就是FIFO的双向队列，如果当前线程竞争锁失败，那么AQS会把当前线程以及等待状态信息构造成一个Node(如下图)加入到同步队列中，同时再阻塞该线程。当获取锁的线程释放锁以后，会从队列中唤醒一个阻塞的节点(线程)。 

      队列内部维护的是一个FIFO的双向链表，这种结构的特点是每个数据结构都有两个指针，分别指向直接的后继节点和直接前驱节点，所以双向链表可以从任意一个节点开始很方便的访问前驱和后继。每个Node其实都是由线程封装的，当线程争抢锁失败后会封装成Node加入到AQS队列中去。

 volatile int state(共享资源)

      state用来表示当前的同步状态，根据当前state的值，来判断当前释放处于锁定状态，或者是其他状态。当state=1时代表当前对象锁已经被占用，其他线程来加锁时则会失败，失败的线程被放入一个FIFO的等待队列中，然后会被UNSAFE.park()操作挂起，等待已经获得锁的线程释放锁才能被唤醒。我们继承AQS时，根据自己的需求，实现一些方法，其中就是通过修改state的值来维持同步状态。主要方法如下:

//获取当前同步状态state的值
int getState()
//设置当前同步状态state的值
void setState(int newState)
//使用CAS设置当前同步状态的值，方法能够保证设置同步状态时的原子性；
//参数expect为state的预期旧值，而update是需要修改的新值，若设置成功，方法返回true，否则false
boolean compareAndSetState(int expect, int update)

4:AQS相关的关系脑图

 脑图引用的文章:  AQS简介（附脑图）_Linias的博客-优快云博客