理解JUC包中的AQS到底是什么

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AQS是什么？它的应用场景在哪？它跟CountDownLatch和ReentrantLock这些类又有什么关系？（附流程图）

0x01 是什么

AbstractQueuedSynchronizer翻译过来就是抽象队列同步器

AQS是JUC包中的核心类，主要是一个抽象队列同步器，JUC包中的所有锁相关基本都是用它实现的。
AQS中有两个核心的概念CAS、CLH队列

  • CAS：即Compare and Swap，翻译过来是比较和交换,CAS是一种乐观锁，原理是调用Unsafe类提供的一些native方法来硬件级别的原子操作（调用C++编写的HotSpot代码）；
  • CLH队列：非阻塞的 FIFO 队列，通过自旋锁和 CAS 保证节点插入和移除的原子性，实现无锁快速插入,主要作用就是存放竞争失败的线程并且使用Unsafe.park()挂起线程；

0x02 怎么用

AQS是一个抽象类，只提供了一些基础的方法，无法直接使用。需要子类实现他来实现不同逻辑的锁功能。JUC中常见的ReentrantLock、CountDownLatch等都是用它实现的，他们提供了一个内部类继承了AQS实现自己的不同逻辑。

0x03 执行流程

先用大白话写一遍，然后请按照下面的流程图（最好一起看源码），一起理解；

获取锁成功的情况：

首先调用tryAcquire的时候会判断state == 0?是否等于0，等于0说明没有线程占用，直接设置拥有线程=Thread.currentThread()获取锁成功继续执行代码；

尝试获取锁失败，判断是否重复

如果尝试获取锁state == 0?失败，则判断current == getExclusiveOwnerThread()当前线程是否等于已经持有的线程，择state+=1，继续执行，最后调用unlock释放锁的时候-1；

尝试获取锁失败，进入队列

如果尝试获取锁state == 0?失败 && 也不是当前线程重入，择先执行addWaiter(Node.EXCLUSIVE)（EXCLUSIVE表示当前节点正在独占模式下等待）
if(tail != null)最后一个节点不为空，则将放入尾节点的后面，把当前线程变成尾节点；
else最后一个节点空，说明整个队列都是空的，执行enq(node)里面有一个自旋锁，初始化节点并把当前节点置于next；

然后执行acquireQueued(上面addWaiter返回的node)，这里又是一个自旋锁；
if (p == head && tryAcquire(arg))判断上一个节点是否是头结点，是头节点就直接设置成head，获取锁，返回；

else执行shouldParkAfterFailedAcquire(p, node)，又一个自旋流程

  • 分支1 上一个节点的状态 == Node.SIGNAL（表示上一个节点正在等待unpark）直接返回true，然后将当前线程park；
  • 分支2 上一个节点的状态 > 0判断前置节点的状态，如果是取消状态就直接忽略，找到前面的挂起节点设置成当前节点的prev；
  • 分支3 上一个节点<=0&&ws!=1 择用CAS将上一个节点设置成Node.SIGNAL，返回false，通过自旋再次进入这个大循环，进入分支1，然后返回true，将当前线程park；

流程图（画了2个小时0_0，请配合源码一起食用，新标签中打开图片看大图）

aqs-img.png