深入解析Java Lock锁机制：AQS实现原理

"一文带你看懂Java中的Lock锁底层AQS(AbstractQueuedSynchronizer)的实现原理，基于ReentrantLock进行讲解。" 在Java的并发编程中，Lock接口提供了比synchronized更细粒度的锁控制，其中ReentrantLock是Lock接口的一个实现，其内部依赖于一个核心组件——AQS（AbstractQueuedSynchronizer）。AQS是一个抽象类，它提供了一种线程同步机制，用于构建锁和其他同步组件。本文主要分析AQS在ReentrantLock中的应用。 首先，ReentrantLock分为公平锁和非公平锁两种实现，这两种实现都基于AQS。AQS的核心是一个32位的state变量，用于表示锁的状态。当state为0时，表示没有线程持有锁；当state大于0时，表示有线程持有锁，值越大，表示递归锁重入的次数越多。 对于非公平锁NonfairSync，其lock()方法会尝试使用CAS（Compare and Swap）操作直接将state从0变为1，从而获取锁。如果CAS失败（即已经有线程持有锁），则会调用AQS的acquire()方法。acquire()方法是一个公共的加锁入口，它会再次尝试通过tryAcquire()方法获取锁。 tryAcquire()在AQS中是一个模板方法，具体实现由子类（这里是NonfairSync）完成。在NonfairSync中，tryAcquire()会调用nonfairTryAcquire()，该方法会检查当前state是否为0，如果是，则尝试通过CAS将state设为1，从而获取锁。如果state不为0，表示锁已被其他线程持有，此时线程会被放入AQS维护的一个基于双向链表的等待队列中，成为等待获取锁的节点。 当线程被放入等待队列后，AQS会使用一种称为FIFO（先进先出）的策略来调度线程。在某个线程释放锁（通过调用unlock()方法，该方法最终会调用AQS的release()方法）并改变state状态后，AQS会唤醒等待队列头部的线程，让它尝试获取锁。这个过程会一直重复，直到线程成功获取到锁或者被中断。 AQS的这种设计使得ReentrantLock具备了可重入性，即同一个线程可以多次获取同一把锁，每次获取都会增加state的值，释放锁时则会相应减少，直到state回到0，表示锁被完全释放。 总结来说，Java中的Lock锁，尤其是ReentrantLock，其底层的实现主要依赖于AQS，通过state变量和等待队列来管理锁的状态和线程的等待。AQS通过提供一种通用的同步机制，使得开发者可以方便地构建各种复杂的同步组件，如读写锁、信号量等。理解AQS的工作原理对于深入掌握Java并发编程至关重要。