在并發編程領域，AQS號稱是并發同步組件的基石，很多并發同步組件都是基于AQS實現，所以想掌握好高并發編程，你需要掌握好AQS。

本篇主要通過對AQS的實現原理、數據模型、資源共享方式、獲取鎖的過程，讓你對AQS的整體設計有清晰了解，讓你邁出高并發編程的第一步。

AQS

AQS(AbstractQueuedSynchronizer)就是一個抽象的隊列同步器，AQS定義了一套多線程訪問共享資源的同步器框架，許多同步類實現都依賴于它。

AQS的主要作用是為Java中的并發同步組件提供統一的底層支持，比如大家熟知的：

• ReentrantLock
• Semaphore
• CountDownLatch
• CyclicBarrier

等并發類均是基于AQS來實現的。

AQS的數據模型

AQS 使用上圖的資源變量 state來表示同步狀態，通過內置的 CLH FIFO 隊列來完成獲取資源線程的排隊工作，這里會涉及到三個要素：

1.AQS的三個核心成員變量

• 共享資源：volatile int state(代表共享狀態)
• 隊頭節點：head頭節點
• 隊尾節點：tail尾節點

head、tail、state三個變量都是volatile的，通過volatile來保證共享變量的可見性。

2.AQS中state狀態的變更是基于CAS實現的

主要有三種方法：

• getState()
• setState()
• compareAndSetState()

state狀態通過volatile保證共享變量的可見性，再由CAS 對該同步狀態進行原子操作，從而保證原子性和可見性。

3.CLH隊列(FIFO隊列)

CLH隊列通過內置的FIFO隊列(Node來實現)，來完成線程等待排隊 (多線程爭用資源被阻塞時會進入此隊列)。

AQS資源共享方式

AQS定義兩種資源共享方式：

1.獨占鎖Exclusive

獨占模式下時，其他線程試圖獲取該鎖將無法取得成功，只有一個線程能執行，如ReentrantLock采用獨占模式。

ReentrantLock還可以分為公平鎖和非公平鎖：

• 公平鎖：按照線程在隊列中的排隊順序，先到者先拿到鎖
• 非公平鎖：當線程要獲取鎖時，無視隊列順序直接去搶鎖，誰搶到就是誰的

2.共享鎖shared

多個線程獲取某個鎖可能會獲得成功，多個線程可同時執行，如：Semaphore、CountDownLatch。

AQS的鎖獲取與釋放原理

1.線程獲取鎖流程：

• 線程A獲取鎖，state將0置為1，線程A占用
• 在A沒有釋放鎖期間，線程B也來獲取鎖，線程B獲取state為1，表示線程被占用，線程B創建Node節點放入隊尾(tail)，并且阻塞線程B
• 同理線程C獲取state為1，表示線程被占用，線程C創建Node節點，放入隊尾，且阻塞線程

2.線程釋放鎖流程：

• 線程A執行完，將state從1置為0
• 喚醒下一個Node B線程節點，然后再刪除線程A節點
• 線程B占用，獲取state狀態位，執行完后喚醒下一個節點 Node C,再刪除線程B節點

更加詳細的鎖獲取和釋放過程，建議通過查看源碼的方式學習AQS獨占模式和共享模式下的獲取鎖過程。

AQS總結

本文主要介紹AQS的數據模型、CLH隊列、資源共享方式、以及鎖的獲取與釋放流程，來介紹AQS的實現原理

讓大家能對AQS有一個整體的了解，只有對整體的設計方向有清晰了解，再去跟蹤學習源碼就會比較輕松了。

后續將詳細介紹基于AQS實現的同步組件：ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch。

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