理解AQS的公平性与非公平性：并发编程中的新思路

# 1. 介绍

## 1.1 概述AQS（AbstractQueuedSynchronizer）

在并发编程中，使用锁是一种常见的同步机制，它可以保证共享资源的互斥访问，避免多个线程同时访问造成的数据竞争和不确定性行为。AbstractQueuedSynchronizer（简称AQS）是Java并发包中的一个重要组件，它为我们提供了一种灵活而高效的锁的实现方式。

AQS提供了一个基于等待队列的同步器框架，通过定义一组原子操作来支持独占锁（如ReentrantLock）和共享锁（如Semaphore、CountDownLatch），同时也可以扩展为更复杂的同步工具。AQS内部利用了CAS（Compare and Swap）操作来实现高效的并发控制。

## 1.2 并发编程中的挑战

在并发编程中，多个线程同时操作共享数据可能会导致各种问题，如竞态条件、活跃性问题（如死锁、活锁、饥饿）等。为了解决这些问题，需要使用合适的同步机制来确保多线程间的正确协作。

然而，在使用同步机制时，我们也面临着其他挑战。一方面，我们希望系统能够实现公平性，即按照线程的申请顺序来获取锁，避免某些线程一直占用锁，导致其他等待线程长时间无法进入临界区。另一方面，我们也希望系统能够实现高性能，即尽量减少线程之间的竞争，提高系统的吞吐量。

AQS通过提供公平锁和非公平锁两种机制来解决公平性和性能之间的权衡，并且还提供了一个折中方案，使我们能够在不同的场景下选择最适合的实现方式。在接下来的章节中，我们将详细介绍AQS的基本原理、公平性与非公平性的区别以及如何权衡公平性与性能。

# 2. AQS的基本原理

#### 2.1 AQS的数据结构

在AQS中，主要使用了一个双向队列（即CLH队列）来管理获取不到锁的线程。队列中的每个节点代表一个获取不到锁的线程，它会保存上一个节点的引用。除此之外，AQS还采用了一个volatile类型的整型变量state来表示同步状态，当state为0时表示锁可用，为1时表示锁不可用。具体来说，AQS的核心数据结构如下所示：

// AQS核心数据结构
static final class Node {
    // 指向前一个节点的引用
    volatile Node prev;
    // 指向后一个节点的引用
    volatile Node next;
    // 存储线程信息
    volatile Thread thread;
    // 指示节点的状态
    int waitStatus;
}
// 用于表示同步状态的volatile变量
volatile int state;

#### 2.2 AQS的工作原理

AQS通过内置的FIFO队列实现了对锁获取的排队机制。当一个线程尝试获取锁时，如果锁是可用的，那么