Java中的AbstractQueuedSynchronizer（AQS）是Java并發框架的核心組件之一，它位于java.util.concurrent.locks包下。AQS為Java的鎖和其他同步工具提供了基礎架構，它使用模板設計模式和一種稱為“CLH鎖”的算法來實現高效的線程同步。

AQS的主要組成部分

AQS的主要功能圍繞著一個volatile整型成員變量state和一個FIFO線程等待隊列來組織。state變量用于表示同步狀態，比如鎖是否被持有，有多少線程正在持有鎖等。這個狀態變量是通過原子更新的方式來保證線程安全性。

CLH鎖算法

AQS使用CLH鎖算法（Craig, Landin, and Hagersten）來管理線程間的同步。CLH鎖算法的特點是使用了一個尾指針（tail pointer）來標識隊列的末端，新來的線程會將其自身添加到隊列的尾部，并且將自己設置為隊列的新的尾節點。當線程從等待隊列中被喚醒時，它會檢查前一個節點的狀態，以確定是否可以嘗試獲取鎖。

AQS的關鍵方法

AQS提供了一些關鍵的方法，它們被子類重寫以適應特定的同步需求：

• isHeldExclusively()：判斷當前同步狀態是否是獨占模式。
• tryAcquire(int)?和?tryRelease(int)：嘗試獲取和釋放同步狀態，這兩個方法由子類實現，用于具體的操作。
• tryAcquireShared(int)?和?tryReleaseShared(int)：嘗試獲取和釋放共享模式下的同步狀態。
• acquire(int)?和?acquireShared(int)：如果無法立即獲取同步狀態，這些方法會將當前線程放入等待隊列并阻塞當前線程。
• release(int)?和?releaseShared(int)：釋放同步狀態，如果這是最后一個持有同步狀態的線程，它會喚醒等待隊列中的下一個線程。

AQS的子類

AQS的子類包括但不限于：

• ReentrantLock：可重入的互斥鎖。
• Semaphore：信號量，用于控制對有限數量資源的訪問。
• CountDownLatch：倒計時門閂，用于等待一組操作完成。
• CyclicBarrier：循環柵欄，用于等待固定數量的線程到達某個點。
• ReadWriteLock：讀寫鎖，允許多個讀線程同時訪問資源，但不允許讀線程和寫線程或者兩個寫線程同時訪問。

AQS的工作流程

當線程試圖獲取同步狀態時，AQS會調用tryAcquire或tryAcquireShared方法。如果同步狀態無法立即獲取，線程會被插入到等待隊列中，并且線程會被阻塞。當同步狀態被釋放時，AQS會喚醒等待隊列中的一個或多個線程，使其有機會再次嘗試獲取同步狀態。

總結

AQS是Java并發包中的一個高度抽象和靈活的工具，它通過模板方法和鉤子函數（hook methods）的設計模式，為開發者提供了構建各種同步組件的基礎。通過重寫AQS提供的方法，開發者可以輕松地實現自定義的同步邏輯，而不需要關心線程調度和同步狀態的底層細節。AQS的使用，大大簡化了Java中并發控制組件的開發和維護。