Java并发编程中的AQS框架与Synchronized关键字的关系

# 1. 引言

## 1.1 介绍并发编程的重要性

在计算机领域中，随着处理器的核心数目的增加和多核技术的普及，并发编程变得日益重要。并发编程可以充分利用多核处理器的性能优势，提高程序的执行效率和吞吐量。同时，在许多应用场景中，并发编程也可以实现多任务的并行处理，提高系统的响应速度和用户体验。

然而，并发编程也带来了一系列的挑战和问题。例如线程之间的同步、资源竞争、死锁等。为了解决这些问题，Java语言提供了一些并发编程的工具和机制，其中包括AQS框架和Synchronized关键字。

## 1.2 AQS框架和Synchronized关键字的作用

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架是Java并发编程中一个重要的基础设施，它提供了一套用于构建锁和同步器的框架。AQS框架通过提供一些基本的同步器实现，帮助开发者简化并发编程的开发工作。

相比之下，Synchronized关键字是Java中最常用的同步机制之一。它通过加锁的方式来实现线程之间的同步访问，保证多个线程对共享资源的安全访问。Synchronized关键字的使用相对简单，但其功能相对有限。

本文将重点探讨AQS框架和Synchronized关键字之间的关系，分析它们的功能、实现原理以及使用场景，从而帮助读者理解并行编程中的同步机制。

# 2. AQS框架的基础

### 2.1 什么是AQS框架

在Java并发编程中，AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是一个重要的同步框架。它是Java.util.concurrent包中的一个类，用于构建锁和同步器的基础。AQS提供了一套通用的机制，使得开发人员可以方便地实现各种同步器，如互斥锁、读写锁、信号量等。

AQS框架的设计和实现是基于模板方法模式的，它提供了一系列的模板方法，供开发人员进行实现和定制化，从而可以应对不同的同步需求。

### 2.2 AQS框架的实现原理

AQS框架的核心思想是使用一个队列（等待队列）来管理请求资源的线程。所有试图获取资源但没有成功的线程，都会被加入到等待队列中，并进入等待状态。当某个线程释放了资源后，AQS框架会从等待队列中选择一个线程唤醒并分配资源。

AQS框架的实现依赖于一个内部的同步器（Sync）类。Sync类中定义了获取资源和释放资源的方法，具体实现由子类来完成。AQS框架提供了两种方式来实现同步器，即独占方式（Exclusive）和共享方式（Shared）。

对于独占方式，同一时刻只允许一个线程获取资源，其他线程需要等待。对于共享方式，同一时刻可以允许多个线程同时获取资源。

### 2.3 AQS框架的核心类和方法

AQS框架的核心类是AbstractQueuedSynchronizer。在该类中，定义了一些重要的方法，包括：

- `acquire(int arg)`：尝试获取资源，如果获取失败则进入等待状态。
- `tryAcquire(int arg)`：尝试获取资源，获取成功则返回true，否则返回false。
- `release(int arg)`：释放资源并唤醒等待队列中的线程。
- `tryRelease(int arg)`：尝试释放资源，释放成功则返回true，否则返回false。
- `isHeldExclusively()`：判断当前线程是否独占资源。

继承了AbstractQueuedSynchronizer的类可以根据需要重写这些方法，以实现自定义的同步策略。

下面是一个使用AQS框架实现的简单示例：

import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;

public class MySync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    private