AbstractQueuedSynchronizer(AQS)

1 定义

提供一种原子式管理同步状态、阻塞和唤醒线程功能，以及队列模型的简单框架。

Java中大部分同步类（Lock、Semaphoer、ReentrantLock等）都是基于AQS实现的。

以下定义来自JDK 14:

提供了一个实现阻塞锁和相关同步器的框架，其依赖于FIFO等待队列。

使用整型数值表示状态，不同实现各自定义数值对于获取和释放的语义。

子类通过定义为非公有内部类实现同步。子类调用AQS方法实现同步。

AQS提供了两种实现模式，可以只实现一种或同时实现（如ReadWriteLock）。排他模式同一时刻只允许一个线程获取成功；而共享模式允许多个线程获取成功。不同的模式使用同一个等待队列。

提供一个嵌套的、可供实现排他模式的子类使用的Condition实现，ConditionObject。isHeldExclusively报告是否与当前线程排他，release完全释放，acquire保存当前状态并最终恢复。需要保证没有其他的AQS方法创建类似条件。

AQS提供了检查、操作和监控内部队列和条件对象的方法。

序列化值保存状态值，不会保存等待队列。通常需要序列化的实现需要定义一个readObject方法用于恢复。

唯一实现AQS需要实现方法，方法内部应当线程安全且无阻塞：

tryAcquire
tryRelease
tryAcquireShared
tryReleaseShared
isHeldExclusively

实现检查和更改状态，需要实现：

getState
setState
compareAndSetState

AbstractOwnableSynchronizer提供了拥有排他同步器的线程，可用于监测和诊断持有锁的线程。

虽然内部基于FIFO队列，但是并没有强制使用FIFO。

Acquire:
    while (!tryAcquire(arg)) {
       enqueue thread if it is not already queued;
       possibly block current thread;
    }

Release:
    if (tryRelease(arg))
       unblock the first queued thread;

Barging: 因为尝试获取在入队之前，因此存在多个线程通过检查并且后者先于前者入队的情形。可以在内部再调用多个检查防止此类情形，以确保顺序。

AQS

2 原理

使用volatile修饰的整型变量表示同步状态，利用CLH实现的FIFO队列对线程排队，使用CAS完成对同步状态的修改。

CLH：一种单向链表。AQS使用CLH变体的虚拟双向队列。

3 重入锁

一个线程可对持有资源重复加锁。

ReentrantLock&Synchronized

// **************************Synchronized的使用方式**************************
// 1.用于代码块
synchronized (this) {}
// 2.用于对象
synchronized (object) {}
// 3.用于方法
public synchronized void test () {}
// 4.可重入
for (int i = 0; i < 100; i++) {
	synchronized (this) {}
}
// **************************ReentrantLock的使用方式**************************
public void test () throw Exception {
	// 1.初始化选择公平锁、非公平锁
	ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
	// 2.可用于代码块
	lock.lock();
	try {
		try {
			// 3.支持多种加锁方式，比较灵活; 具有可重入特性
			if(lock.tryLock(100, TimeUnit.MILLISECONDS)){ }
		} finally {
			// 4.手动释放锁
			lock.unlock()
		}
	} finally {
		lock.unlock();
	}
}

参考资料

java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer

JavaGuide/docs/java/Multithread/AQS.md

从ReentrantLock的实现看AQS的原理及应用