Java并发编程深度解析：AQS与ReentrantLock实战

"Java并发编程的关键在于理解和掌握抽象队列同步器（AQS）及其在ReentrantLock等并发工具中的应用。AQS是Doug Lea创造的，它为线程同步提供了一种高效的抽象框架，是Java并发编程的核心组件。" AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是一个强大的同步器，它支持独占和共享两种模式的同步控制，并且通过一个int类型的state变量来表示资源的状态。在独占模式下，只有一个线程能获取资源；在共享模式下，多个线程可以同时获取资源。 ReentrantLock是基于AQS实现的可重入锁，提供了比synchronized更丰富的功能。ReentrantLock允许我们手动加锁和解锁，可以选择公平或非公平的策略。公平锁按照线程等待的顺序分配锁，而非公平锁则没有这样的保证，可能会有更高的吞吐量但可能造成线程饥饿。在ReentrantLock内部，通过FairSync和NonfairSync两个内部类分别实现了公平锁和非公平锁，它们都继承自AQS的内部类Sync，实现了不同的获取锁的逻辑。 AQS的主要特性包括： 1. **阻塞等待队列**：当线程试图获取资源但资源不可用时，AQS会将线程放入等待队列，并将线程挂起。当资源可用时，会唤醒等待队列中的线程。 2. **共享/独占模式**：AQS支持两种模式的同步，独占模式通常用于实现锁，而共享模式常用于实现CountDownLatch和CyclicBarrier等同步工具。 3. **公平/非公平锁定**：通过设置公平性标志，AQS可以切换公平锁和非公平锁的行为。 4. **可重入性**：AQS支持可重入，即一个线程可以多次获取同一锁，这是ReentrantLock得名的原因。 5. **允许中断**：持有锁的线程在等待期间可以被中断，从而能够响应中断请求并释放资源。 AQS通过内部类Sync进行同步器的实现，所有同步器的调用都会映射到Sync的相应方法。等待队列由一个FIFO（先进先出）的数据结构实现，通常是一个双向链表，节点类Node定义了线程等待的状态，包括等待、取消等待、等待信号等。 在实际使用中，开发者可以通过实现AQS的子类，自定义同步状态的获取和释放逻辑，以构建自己的同步组件。AQS的设计使得开发者可以方便地创建出满足特定需求的高级同步原语，如Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier等。 通过对AQS源码的分析，我们可以更深入地理解其内部的工作原理，如等待队列的管理、线程的阻塞和唤醒机制，以及状态变更的原子操作。这对于提升并发编程的技能和优化多线程应用的性能至关重要。