J.U.C|一文搞懂AQS

1、写在前面

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这篇文章，咱们聊一聊Java并发中的核武器， AQS底层实现。

不论是工做三四年、仍是五六年的在工做或者面试中涉及到并发的是时候老是绕不过AQS这个词。

首先，确实还有不少人连AQS是什么都不知道，甚至有的竟不知其为什么物。或者有的据说过其名，但怎么拼写的都忘记了。

总的来讲确实有不少同窗对AQS总有一种云里雾里的感受，在搜索引擎中搜下AQS看个几篇文章，估计对其仍是醉醺醺的。

因此根据上面的难点，这篇咱们使用由简入难的方式，让你一次搞定这Java并发中这个核武器AQS。

2、ReentrantLock 和 AQS 的关系

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首先咱们以你最受的方式带你进入这个核武器库，Java 并发包下的 ReentrantLock你们确定很熟悉了。

基本上学过Java 的都知道ReentrantLock，下面我就很少说了直接上一段代码。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {
    lock.lock(); // 加锁

    // 业务逻辑代码

} finally {
    lock.unlock(); // 释放锁
}

这段代码你们应该很熟悉了，无非就是获取一把锁，加锁和释放锁的过程。

有同窗就问了这和AQS有毛关系呀！别着急，告诉你关系大着去了。在Java并发包中不少锁都是经过AQS来实现加锁和释放锁的过程的，AQS就是并发包基础。

例如：ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock 底层都是经过AQS来实现的。

那么AQS到底为什么物尼？别急，咱们一步一来揭开其神秘的面纱。

AQS 的全称 AbstractQueuedSynchronizers抽象队列同步器，给你们画三张图来讲明其在Java 并发包的地位、 长啥样、和ReentrantLock 的关系。

经过此类图能够彰显出了AQS的地位、上层锁实现基本都是经过其底层来实现的。

有没有被忽悠的感受？你没看错AQS就长这个鸟样。说白了其内部就是包含了三个组件

• state 资源状态
• exclusiveOwnerThread 持有资源的线程
• CLH 同步等待队列。

在看这张图如今明白ReentrantLock 和 AQS 的关系了吧！大白话说就是ReentrantLock其内部包含一个AQS对象（内部类），AQS就是ReentrantLock能够获取和释放锁实现的核心部件。

3、ReentrantLock 加锁和释放锁底层原理实现

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好了！ 通过上面的介绍估计你们已经对AQS混了个脸熟，下面咱们就来讲说这一段代码。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {
    lock.lock(); // 加锁

    // 业务逻辑代码

} finally {
    lock.unlock(); // 释放锁
}

这段代码加锁和释放锁到底会发生什么故事尼？

很简单在AQS 内部有一个核心变量 （volatile）state 变量其表明了加锁的状态，初始值为0。

另一个重要的关键 OwnerThread 持有锁的线程，默认值为null 在回顾下这张图。

接着线程1过来经过lock.lock()方式获取锁，获取锁的过程就是经过CAS操做volatile 变量state 将其值从0变为1。

若是以前没有人获取锁，那么state的值确定为0，此时线程1加锁成功将state = 1。

线程1加锁成功后还有一步重要的操做，就是将OwnerThread 设置成为本身。以下图线程1加锁过程。

其实到这你们应该对AQS有个大概认识了，说白了就是并发包下面的一个核心组件，其内部维持state变量、线程变量等核型的东西，来实现加锁和释放锁的过程。

你们有没有不论是ReentrantLock仍是ReentrantReadWriteLock 等为何都是Reentrant 开头尼？

从单词自己意思也能看出，Reentrant 可重入的意思 ，也就说其是一个可重入锁。

可重入锁？

就是你能够对一个 ReentrantLock 进行屡次的lock() 和 unlock() 操做，也就是能够对一个锁加屡次，叫作可重入锁。 来一段代码直观感觉下。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {
    lock.lock(); // 加锁1

    // 业务逻辑代码
    lock.lock() // 加锁2
    
    // 业务逻辑代码
    
    lock.lock() // 加锁3

} finally {
    lock.unlock(); // 释放锁3
    lock.unlock(); // 释放锁2
    lock.unlock(); // 释放锁1
}

注意：释放锁是由内到外依次释放的，不可缺乏。

问题又来了？ReentrantLock 内部又是如何来实现的尼？

说白了！仍是咱们AQS这个核心组件帮我实现的，很 easy~ 上述两个核心变量 state 和 OwnerThread 还记得吧！

重入就是判断当前锁是否是本身加上的，若是是就表明本身能够在次上锁，每重入一次就是将state值加1。就是这么简单啦！！！

说完了可重入咱们再来看看锁的互斥又是如何实现的尼？

此时线程2也跑过来想加锁，CAS操做尝试将 state 从0 变成 1， 哎呀！糟糕state已经不是0了，说明此锁已经被别人拿到了。

接着线程2想？？？ 这个锁是否是我之前加上的，瞅瞅 OwnerThread=线程1 哎！ 明显不是本身上的 ，悲催加锁失败了～～～。来张图记录下线程2的悲苦经历。

但是线程2加锁失败将何去何从尼？

线程2：想，要是有个地方让我休息下，等线程1释放锁后通知我下再来重新尝试上锁就行了。

这时咱们的核心部件AQS又登场了！

AQS: OK！ 好吧！那我就给你提供一个落脚地吧（CLH）进去待着吧！一会让线程1叫你。

线程2: 屁颠屁颠的就去等待区小憩一会去了。一样来张图记录下线程2高兴样。

此时线程1业务执行完了，开始释放锁

• 将state值改成0
• 将OwnerThread 设为null
• 通知线程2锁我已经用完了，该你登场了

线程2一听，乐坏了！立马开始尝试获取取锁，CAS 尝试将 state 值设为 1 ，若是成功将OwnerThread设为本身 线程2。
此时线程2成功获取到了锁，再来张图瞅瞅。

4、总结

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Ok ！到这借着Reentrantkock 的加锁和释放锁的过程给你们讲解了一下AQS工做原理。

用一句话总结下：AQS就是Java并发包下的一个基础组件，用来实现各类锁和同步组件的，其核心分为三个组件。

• Volatile state 变量
• OwnerThread 加锁线程
• CLH 同步等待队列

等并发核心组件。