Java AQS深度解析：同步队列与节点机制

"深入理解Java中的AQS技术文档主要探讨了AbstractQueuedSynchronizer（AQS）在Java并发编程中的应用，它作为基础组件用于实现Lock和并发工具类。AQS通过内置的FIFO双向队列管理线程的同步和排队，其核心数据结构包括head和tail两个节点，分别代表等待队列的头部和尾部。文中还提到了Node类，它是队列中的元素，包含线程引用和等待状态等信息。" 在Java并发库中，AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是一个重要的抽象类，它提供了一种基于FIFO队列的线程同步机制。AQS的核心在于其内部维护的一个双向队列，队列中的节点由`Node`类表示，每个节点包含一个线程引用，以及一个表示线程等待状态的`waitStatus`字段。 1. **AQS队列结构**： - `head`节点：等待队列的头部，用于记录队列的起始位置。由于是懒加载，只有在需要时才会创建。这个节点的`waitStatus`不能为`CANCELLED`，因为它不携带实际线程。 - `tail`节点：等待队列的尾部，也是懒加载的。在新线程加入队列时，`tail`会被更新。 2. **Node类详解**： - `thread`：存储线程引用，表示因尝试获取资源而被阻塞的线程。 - `waitStatus`：表示线程的等待状态，有以下几种可能值： - `CANCELLED=1`：线程被中断或超时，需要从队列中移除。 - `SIGNAL=-1`：当锁释放时，会唤醒`head`的下一个节点（即当前等待状态为`SIGNAL`的节点）尝试获取锁。 - `CONDITION=-2`：线程等待在特定的`Condition`上，`signal()`方法将把节点从条件队列移到同步队列。 - `PROPAGATE=-3`：这个状态在某些特殊情况下用于传播唤醒信号。 3. **AQS的工作机制**： - **独占模式**：如ReentrantLock，线程尝试获取资源，若无法获取则被添加到队列末尾等待。获取资源的线程在释放锁时会唤醒队列中的下一个节点。 - **共享模式**：如Semaphore，允许多个线程同时访问资源。当线程尝试获取资源但不可用时，也会进入队列等待。 4. **Condition接口**： - AQS与`Condition`接口结合，可以创建多个独立的等待队列，每个`Condition`对应一个等待队列。`await()`方法会使线程进入特定条件的等待队列，`signal()`方法唤醒一个等待在该条件上的线程。 AQS的设计使得开发者可以通过继承并实现它的几个关键方法来构建自己的同步组件，如`tryAcquire()`和`tryRelease()`用于处理资源的获取和释放，`isHeldExclusively()`用于判断当前线程是否独占锁，以及`doAcquireSharedInterruptibly()`和`doReleaseShared()`等用于处理共享模式下的获取和释放。 通过深入理解AQS的工作原理和API，开发者能够更好地利用Java并发库，实现高效、安全的多线程程序。在实际项目中，正确使用AQS可以有效避免并发问题，提高系统的性能和可扩展性。