死磕 java同步系列之AQS终篇（面试）

本文主要是介绍死磕 java同步系列之AQS终篇（面试），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

问题

（1）AQS的定位？

（2）AQS的重要组成部分？

（3）AQS运用的设计模式？

（4）AQS的总体流程？

简介

AQS的全称是AbstractQueuedSynchronizer，它的定位是为Java中几乎所有的锁和同步器提供一个基础框架。

在之前的章节中，我们一起学习了ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、Semaphore、CountDownLatch的源码，今天我们一起来对AQS做个总结。

状态变量state

AQS中定义了一个状态变量state，它有以下两种使用方法：

（1）互斥锁

当AQS只实现为互斥锁的时候，每次只要原子更新state的值从0变为1成功了就获取了锁，可重入是通过不断把state原子更新加1实现的。

（2）互斥锁 + 共享锁

当AQS需要同时实现为互斥锁+共享锁的时候，低16位存储互斥锁的状态，高16位存储共享锁的状态，主要用于实现读写锁。

互斥锁是一种独占锁，每次只允许一个线程独占，且当一个线程独占时，其它线程将无法再获取互斥锁及共享锁，但是它自己可以获取共享锁。

共享锁同时允许多个线程占有，只要有一个线程占有了共享锁，所有线程（包括自己）都将无法再获取互斥锁，但是可以获取共享锁。

AQS队列

AQS中维护了一个队列，获取锁失败（非tryLock()）的线程都将进入这个队列中排队，等待锁释放后唤醒下一个排队的线程（互斥锁模式下）。

Condition队列

AQS中还有另一个非常重要的内部类ConditionObject，它实现了Condition接口，主要用于实现条件锁。

ConditionObject中也维护了一个队列，这个队列主要用于等待条件的成立，当条件成立时，其它线程将signal这个队列中的元素，将其移动到AQS的队列中，等待占有锁的线程释放锁后被唤醒。

Condition典型的运用场景是在BlockingQueue中的实现，当队列为空时，获取元素的线程阻塞在notEmpty条件上，一旦队列中添加了一个元素，将通知notEmpty条件，将其队列中的元素移动到AQS队列中等待被唤醒。

模板方法

AQS这个抽象类把模板方法设计模式运用地炉火纯青，它里面定义了一系列的模板方法，比如下面这些：

// 获取互斥锁
public final void acquire(int arg) {// tryAcquire(arg)需要子类实现if (!tryAcquire(arg) &&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))selfInterrupt();
}
// 获取互斥锁可中断
public final void acquireInterruptibly(int arg)throws InterruptedException {if (Thread.interrupted())throw new InterruptedException();// tryAcquire(arg)需要子类实现if (!tryAcquire(arg))doAcquireInterruptibly(arg);
}    
// 获取共享锁
public final void acquireShared(int arg) {// tryAcquireShared(arg)需要子类实现if (tryAcquireShared(arg) < 0)doAcquireShared(arg);
}
// 获取共享锁可中断
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)throws InterruptedException {if (Thread.interrupted())throw new InterruptedException();// tryAcquireShared(arg)需要子类实现if (tryAcquireShared(arg) < 0)doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}
// 释放互斥锁
public final boolean release(int arg) {// tryRelease(arg)需要子类实现if (tryRelease(arg)) {Node h = head;if (h != null && h.waitStatus != 0)unparkSuccessor(h);return true;}return false;
}
// 释放共享锁
public final boolean releaseShared(int arg) {// tryReleaseShared(arg)需要子类实现if (tryReleaseShared(arg)) {doReleaseShared();return true;}return false;
}

获取锁、释放锁的这些方法基本上都穿插在ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、Semaphore、CountDownLatch的源码解析中了，现在看他们是不是舒服多了，如果一开始就看这些源码，难免会很晕。

需要子类实现的方法

上面一起学习了AQS中几个重要的模板方法，下面我们再一起学习下几个需要子类实现的方法：

// 互斥模式下使用：尝试获取锁
protected boolean tryAcquire(int arg) {throw new UnsupportedOperationException();
}
// 互斥模式下使用：尝试释放锁
protected boolean tryRelease(int arg) {throw new UnsupportedOperationException();
}
// 共享模式下使用：尝试获取锁
protected int tryAcquireShared(int arg) {throw new UnsupportedOperationException();
}
// 共享模式下使用：尝试释放锁
protected boolean tryReleaseShared(int arg) {throw new UnsupportedOperationException();
}
// 如果当前线程独占着锁，返回true
protected boolean isHeldExclusively() {throw new UnsupportedOperationException();
}