AQS的等待和通知机制

# 1. AQS概述及其基本原理

## 1.1 AQS的概念和作用
AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是Java中一种非常重要的同步器机制，用于实现并发控制。它提供了一种框架，可以通过子类继承并重写指定方法来实现线程同步。AQS的主要作用是管理同步状态和线程的排队等待唤醒机制，为各种同步器的实现提供了支持。

## 1.2 AQS底层实现原理
AQS的底层实现主要基于一个FIFO双向队列，用于管理等待线程。它通过内部的状态变量（state）来控制同步状态，实现了对同步资源的获取和释放。通过基于CAS（CompareAndSet）的原子操作来实现对状态变量的更新和线程的排队等待唤醒操作。

## 1.3 AQS的基本结构和关键数据结构
AQS的基本结构包括一个同步状态变量（state）、一个等待队列以及对应的节点（Node）数据结构。Node中保存了等待线程的信息，如线程本身、状态和下一个节点等。AQS的关键数据结构主要包括Sync、AbstractQueuedSynchronizer、AbstractOwnableSynchronizer等类，通过这些类的组合实现了AQS的功能。

通过以上内容，我们对AQS的概念、作用、底层实现原理以及基本结构有了初步的了解，下一节将深入探讨AQS的等待机制分析。

# 2. AQS的等待机制分析

在AQS中，等待机制是通过内部的等待队列实现的。当一个线程尝试获取锁或资源失败时，它会被加入到等待队列中，并进入等待状态，直到其他线程释放了锁或资源并通知它可以重新尝试获取。下面将对AQS的等待机制进行详细分析：

### 2.1 AQS的等待状态

AQS中定义了几种不同的等待状态，其中主要包括：
- **CANCELLED**：表示线程处于取消状态。
- **SIGNAL**：表示线程需要被唤醒，在等待队列中的节点需要被传播唤醒。
- **CONDITION**：表示线程在Condition等待队列中等待。
- **PROPAGATE**：表示释放操作将会传播到后续的节点，主要用于共享模式同步。

在AQS中，等待状态的管理是非常重要的，不同状态的切换会影响线程的等待和唤醒机制。

### 2.2 Condition接口及其在AQS中的应用

在AQS中，Condition接口提供了更加灵活的等待和通知机制。通过Condition，我们可以实现更精细化的线程等待唤醒控制。主要的方法包括：
- **await()**：使当前线程等待，同时释放锁。
- **signal()**：唤醒一个等待的线程。
- **signalAll()**：唤醒所有等待的线程。

Condition接口在AQS中的应用主要表现在ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock两种锁的实现中。通过Condition，我们可以实现基于锁的不同等待队列，从而更好地控制线程的等待和唤醒。

### 2.3 对比Object类的wait/notify机制

与传统的wait/notify机制相比，AQS提供了更加灵活和高效的等待和通知机制。通过内部的等待队列和Condition接口，AQS能够更好地管理线程的等待和唤醒，减少了线程竞争的开销，提高了系统的并发性能。

在使用AQS时，我们通常会优先考虑直接使用AQS提供的等待和通知机制，而避免直接使用Object类的wait/notify方法，以充分发挥AQS在并发控制中的优势。

通过以上对AQS等待机制的分析，我们可以更好地理解AQS中线程等待的原理和机制，为我们更深入地探究AQS的通知机制奠定了基础。

# 3. AQS的通知机制分析

在AQS（AbstractQueuedSynchronizer）中，通知机制是实现并发控制的关键。通过通知机制，线程可以被唤醒以继续执行，从而实现同步操作。在本章中，我们将深入分析AQS中的通知机制，包括独占锁（ReentrantLock）和共享锁（ReentrantReadWriteLock）的通知方式，以及Condition接口中的signal和signalAll方法的详细解释。

#### 3.1 独占锁（ReentrantLock）的通知机制

独占锁是一种同一时刻只允许一个线程获得锁的机制，通过ReentrantLock类来实现。当一个线程获取到锁后，其他线程将被阻塞，直到持有锁的线程释放锁。在AQS中，独占锁的通知机制主要通过`tryRelease`和`tryAcquire`方法来实现。

下面是一个简单的基于ReentrantLock的示例代码：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockExample {
    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " got the lock");
                Thread.sleep(2000); // 模拟业务操作
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }).start();

        new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " got the lock");
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }).start();
    }
}

在上面的示例中，第一个线程获取到锁后会执行一个耗时操作，而第二个线程在其释放锁后才能获取锁并继续执行。

#### 3.2 共享锁（ReentrantReadWriteLock）的通知机制

共享锁是一种允许多个线程同时获取锁的机制，通过ReentrantReadWriteLock类来实现。在AQS中，共享锁的通知机制会根据读锁和写锁的状态动态调整，以实现