深入解析JDK中的AQS锁机制

"本文主要解析Java的JDK中的AbstractQueuedSynchronizer(AQS)类，它是并发控制的基础，用于实现锁和其他同步组件的核心机制。AQS通过模板方法设计模式，使得子类只需要关注获取锁的具体逻辑，而共享状态的管理、等待队列的处理等通用操作则由AQS来完成。" 在Java并发编程中，AbstractQueuedSynchronizer（AQS）是一个抽象类，它提供了一种基于FIFO等待队列的同步框架。AQS的核心在于其内部维护了一个整型的共享状态（state），用于表示资源的占用情况。当线程尝试获取锁时，会尝试改变这个状态，如果尝试失败，线程会被添加到等待队列中。 **重要的方法** 1. **acquire(int arg)**: 这是获取锁的主要方法。首先尝试通过`tryAcquire`方法获取锁，如果成功则立即返回。如果失败，AQS会将当前线程包装成一个`Node`并加入到等待队列的尾部，然后调用`acquireQueued`方法，将线程阻塞。 2. **tryAcquire(int arg)**: 这个方法需要由子类实现，用于具体的锁获取逻辑。例如，在`ReentrantLock`中，`sync`类继承了AQS，并在此方法中实现了重入锁的逻辑。 3. **acquireQueued(Node node, int arg)**: 将新节点添加到等待队列，并尝试获取锁。如果当前节点是头节点并且可以获取锁，那么线程会立即被唤醒。否则，线程会被阻塞。 4. **addWaiter(Node mode)**: 创建一个新的等待节点，并尝试将其添加到等待队列的尾部。如果添加失败，会调用`enq`方法进行自旋尝试，直到成功。 5. **enq(Node node)**: 这是一个内部方法，用于确保节点正确地插入到队列的尾部。它使用CAS操作保证线程安全地将节点添加到队列中，如果队列为空或者CAS失败，会进行自旋重试。 **总结** AQS通过提供一种标准的框架，简化了锁和同步组件的实现。它使用一个内部的FIFO等待队列来管理那些无法立即获取锁的线程。子类只需要实现`tryAcquire`和`tryRelease`方法，就可以定制自己的同步策略，而无需关心线程的排队和唤醒等复杂逻辑。这种设计使得并发控制更加模块化，提高了代码的可复用性和可扩展性。 在实际使用中，如`ReentrantLock`、`Semaphore`、`CountDownLatch`等都是基于AQS构建的。它们各自实现了不同的同步行为，但底层都利用了AQS提供的基础结构。AQS的高效和灵活使得Java的并发编程变得更加高效且易于理解。