AQS如何保证线程安全与可重入性——AbstractQueuedSynchronizer的线程安全机制深度解析

# 1. AQS简介

## 1.1 AQS概述
在多线程编程中，AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是一个非常重要的框架，它提供了一种并发性的编程方式，可以通过子类化的方式来自定义同步器，实现各种各样的同步控制。AQS是Java并发包（java.util.concurrent）中用于构建锁和其他同步器的基础框架，是实现锁、闭锁、信号量、读写锁等同步器的基础。

## 1.2 AQS的作用与重要性
AQS的作用在于提供了一种基于FIFO等待队列的机制，支持实现一个或多个共享模式的同步源。它是实现锁和相关同步器的基础框架，为并发包中提供的诸多并发控制工具（如ReentrantLock、Semaphore等）提供了底层实现。

AQS的重要性在于它提供了一种灵活的同步机制，可以用于构建各种不同形式的同步器，实现对共享资源的控制和管理。

## 1.3 AQS的内部结构及核心方法
AQS内部主要由一个同步队列（Sync Queue）和一个等待队列（Condition Queue）构成。AQS提供了一些核心方法供子类实现，包括获取/释放同步状态、加入/移除等待队列等。其中，最核心的方法是acquire和release，它们定义了同步状态的获取与释放的逻辑。

AQS是基于模板方法模式的设计，它将同步状态的获取、释放等操作留给子类来实现，使得子类可以非常灵活地定义自己的同步逻辑。

接下来我们将深入了解AQS的线程安全机制，以及它是如何保证线程安全与可重入性的。

# 2. AQS的线程安全机制

在并发编程中，保证线程安全是至关重要的。AQS（AbstractQueuedSynchronizer）作为Java并发包中的核心组件，其线程安全机制是保证多线程环境下共享资源安全访问的关键。本节将深入探讨AQS中的锁与同步方式，以及AQS如何确保线程安全的具体机制。

### 2.1 AQS中的锁与同步方式

AQS通过维护同步状态来实现对共享资源的访问控制，其中最常见的锁就是ReentrantLock。这种锁是一种可重入锁，同一线程可以多次获取该锁，而不会造成死锁。

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class AQSExample {
    private static final Lock lock = new ReentrantLock();

    public void performTask() {
        lock.lock();
        try {
            // 线程安全的操作
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

### 2.2 AQS如何保证线程安全

AQS通过内部的状态控制机制，基于CAS（CompareAndSet）操作来保证对共享资源的互斥访问。在AQS中，同步器会在一个全局的同步队列中维护等待线程，通过FIFO队列来实现对锁的获取和释放。当一个线程尝试获取锁时，如果失败会被加入到等待队列中，直到获取到锁为止。

### 2.3 AQS的原子性操作与内存可见性

AQS通过原子性的操作和内存屏障来保证同步状态的可靠传递和更新，并且提供了内存可见性，确保各线程对共享变量的修改可以被及时感知。这种机制有效地避免了线程间的竞争条件和数据不一致性。

在下一节中，我们将进一步探讨AQS的可重入性，以及它对于多线程编程的重要性。

# 3. AQS的可重入性

在本章节中，我们将深入探讨AQS的可重入性，包括可重入锁与非可重入锁的区别、AQS如何实现可重入特性以及可重入性对多线程编程的意义。

#### 3.1 可重入锁与