一、核心架構：AQS抽象隊列同步器
二、AQS核心機制
1. 三大核心組件：
state狀態變量：volatile int，表示鎖狀態（0=未鎖定，≥1=鎖定/重入次數）
CLH隊列：雙向鏈表實現的線程等待隊列
Node節點：封裝等待線程和狀態（包含：CANCELLED/SIGNAL/CONDITION/PROPAGATE）
2. 關鍵狀態值：
// Node狀態常量
static final int CANCELLED = 1; // 線程已取消
static final int SIGNAL = -1; // 后繼線程需要喚醒
static final int CONDITION = -2; // 在條件隊列等待
static final int PROPAGATE = -3; // 共享模式下傳播喚醒三、ReentrantLock工作流程
1. 獲取鎖（lock()）：
2. 釋放鎖（unlock()）：
四、公平鎖 vs 非公平鎖實現差異
1. 非公平鎖（默認）：
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {// 直接嘗試獲取鎖（可能插隊）if (c == 0 && compareAndSetState(0, acquires)) {setExclusiveOwnerThread(current);return true;}// 檢查重入else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {int nextc = c + acquires;setState(nextc);return true;}return false;
}2. 公平鎖：
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {// 先檢查隊列是否有等待線程if (!hasQueuedPredecessors() && compareAndSetState(0, acquires)) {setExclusiveOwnerThread(current);return true;}// 重入邏輯相同
}五、AQS關鍵方法解析
| 方法 | 作用 |
|---|---|
tryAcquire(int) | 嘗試獲取鎖（需子類實現） |
tryRelease(int) | 嘗試釋放鎖（需子類實現） |
acquireQueued() | 線程加入隊列后自旋獲取鎖 |
shouldParkAfterFailedAcquire() | 檢查是否應該阻塞線程 |
unparkSuccessor() | 喚醒后繼節點線程 |
compareAndSetState() | CAS更新state值（保證原子性） |
六、問題總結
Q：ReentrantLock如何基于AQS實現？
A：
ReentrantLock的核心實現依賴于AQS框架：
狀態管理：
使用AQS的
state變量記錄鎖狀態（0=未鎖定，≥1=重入次數）通過
compareAndSetState()保證原子更新
線程排隊：
獲取鎖失敗的線程被封裝為Node加入CLH隊列
隊列基于雙向鏈表實現（FIFO）
鎖獲取流程：
先嘗試
tryAcquire()直接獲取鎖失敗后調用
addWaiter()加入隊列尾部在隊列中自旋檢查前驅節點狀態
最終通過
LockSupport.park()阻塞線程
鎖釋放流程：
調用
tryRelease()減少重入計數當state歸零時，調用
unparkSuccessor()喚醒隊首線程被喚醒線程重新嘗試獲取鎖
公平性實現：
公平鎖：先檢查隊列是否有等待線程（
hasQueuedPredecessors()）非公平鎖：允許插隊直接嘗試獲取鎖
Q：AQS為什么使用CLH隊列？
A：
CLH隊列（Craig, Landin, and Hagersten鎖）的優勢：
無鎖入隊：通過CAS操作實現線程安全入隊
低競爭：每個線程只監控前驅節點狀態
高效喚醒：只需修改前驅節點的狀態即可喚醒后繼線程
適應性：完美支持超時、中斷等復雜場景
Q：ReentrantLock如何基于AQS實現？
A：
ReentrantLock的核心實現依賴于AQS框架，未獲取鎖的線程會被完全阻塞：
阻塞時機：當線程嘗試獲取鎖失敗，且自旋檢查后仍無法獲取時
阻塞方式：
調用
LockSupport.park()方法使線程進入WAITING狀態線程釋放CPU資源，不再消耗計算周期
線程狀態變為
WAITING (parking)
阻塞位置：
線程在CLH隊列中排隊等待
每個線程監控前驅節點的狀態
喚醒機制：
前驅節點釋放鎖時調用
unparkSuccessor()通過
LockSupport.unpark()精確喚醒后繼線程喚醒后線程重新嘗試獲取鎖
與忙等待的區別：
不同于忙等待（while循環），park()會使線程讓出CPU
避免空轉消耗CPU資源
通過操作系統級同步原語實現高效阻塞/喚醒
七、進階問題問題
state變量為什么用volatile？保證多線程間的可見性
確保鎖狀態變化能被立即感知
配合CAS實現無鎖狀態更新
如何處理鎖重入？
// 獲取鎖時檢查當前線程是否是持有者 if (current == getExclusiveOwnerThread()) {int nextc = c + acquires;setState(nextc); // 增加重入計數return true; }為什么喚醒后繼節點而不是所有線程？
減少不必要的線程喚醒（驚群效應）
保證公平性（FIFO順序）
提高系統吞吐量
AQS如何支持超時機制？
public final boolean tryAcquireNanos(int arg, long nanosTimeout) {if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException();return tryAcquire(arg) || doAcquireNanos(arg, nanosTimeout); // 超時獲取 }在自旋過程中檢查超時時間
超時后標記節點為CANCELLED
為什么非公平鎖性能更高？
減少線程切換開銷（新線程可直接搶鎖）
避免喚醒延遲（CLH隊列喚醒需要時間）
但可能導致線程饑餓
總結：AQS設計精髓
模板方法模式：定義骨架流程（acquire/release），子類實現關鍵操作（tryAcquire/tryRelease）
無鎖算法：通過CAS實現安全的狀態更新
等待隊列：優雅管理阻塞線程
可擴展性：支持獨占/共享兩種模式
