J.U.C|一文搞懂AQS

1、寫在前面

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這篇文章，咱們聊一聊Java併發中的核武器， AQS底層實現。

不論是工做三四年、仍是五六年的在工做或者面試中涉及到併發的是時候老是繞不過AQS這個詞。

首先，確實還有不少人連AQS是什麼都不知道，甚至有的竟不知其爲什麼物。或者有的據說過其名，但怎麼拼寫的都忘記了。

總的來講確實有不少同窗對AQS總有一種雲裏霧裏的感受，在搜索引擎中搜下AQS看個幾篇文章，估計對其仍是醉醺醺的。

因此根據上面的難點，這篇咱們使用由簡入難的方式，讓你一次搞定這Java併發中這個核武器AQS。

2、ReentrantLock 和 AQS 的關係

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首先咱們以你最受的方式帶你進入這個核武器庫，Java 併發包下的 ReentrantLock你們確定很熟悉了。

基本上學過Java 的都知道ReentrantLock，下面我就很少說了直接上一段代碼。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {
    lock.lock(); // 加鎖

    // 業務邏輯代碼

} finally {
    lock.unlock(); // 釋放鎖
}

這段代碼你們應該很熟悉了，無非就是獲取一把鎖，加鎖和釋放鎖的過程。

有同窗就問了這和AQS有毛關係呀！彆着急，告訴你關係大着去了。在Java併發包中不少鎖都是經過AQS來實現加鎖和釋放鎖的過程的，AQS就是併發包基礎。

例如：ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock 底層都是經過AQS來實現的。

那麼AQS到底爲什麼物尼？別急，咱們一步一來揭開其神祕的面紗。

AQS 的全稱 AbstractQueuedSynchronizers抽象隊列同步器，給你們畫三張圖來講明其在Java 併發包的地位、 長啥樣、和ReentrantLock 的關係。

經過此類圖能夠彰顯出了AQS的地位、上層鎖實現基本都是經過其底層來實現的。

有沒有被忽悠的感受？你沒看錯AQS就長這個鳥樣。說白了其內部就是包含了三個組件

• state 資源狀態
• exclusiveOwnerThread 持有資源的線程
• CLH 同步等待隊列。

在看這張圖如今明白ReentrantLock 和 AQS 的關係了吧！大白話說就是ReentrantLock其內部包含一個AQS對象（內部類），AQS就是ReentrantLock能夠獲取和釋放鎖實現的核心部件。

3、ReentrantLock 加鎖和釋放鎖底層原理實現

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好了！ 通過上面的介紹估計你們已經對AQS混了個臉熟，下面咱們就來講說這一段代碼。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {
    lock.lock(); // 加鎖

    // 業務邏輯代碼

} finally {
    lock.unlock(); // 釋放鎖
}

這段代碼加鎖和釋放鎖到底會發生什麼故事尼？

很簡單在AQS 內部有一個核心變量 （volatile）state 變量其表明了加鎖的狀態，初始值爲0。

另一個重要的關鍵 OwnerThread 持有鎖的線程，默認值爲null 在回顧下這張圖。

接着線程1過來經過lock.lock()方式獲取鎖，獲取鎖的過程就是經過CAS操做volatile 變量state 將其值從0變爲1。

若是以前沒有人獲取鎖，那麼state的值確定爲0，此時線程1加鎖成功將state = 1。

線程1加鎖成功後還有一步重要的操做，就是將OwnerThread 設置成爲本身。以下圖線程1加鎖過程。

其實到這你們應該對AQS有個大概認識了，說白了就是併發包下面的一個核心組件，其內部維持state變量、線程變量等核型的東西，來實現加鎖和釋放鎖的過程。

你們有沒有不論是ReentrantLock仍是ReentrantReadWriteLock 等爲何都是Reentrant 開頭尼？

從單詞自己意思也能看出，Reentrant 可重入的意思 ，也就說其是一個可重入鎖。

可重入鎖？

就是你能夠對一個 ReentrantLock 進行屢次的lock() 和 unlock() 操做，也就是能夠對一個鎖加屢次，叫作可重入鎖。 來一段代碼直觀感覺下。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {
    lock.lock(); // 加鎖1

    // 業務邏輯代碼
    lock.lock() // 加鎖2
    
    // 業務邏輯代碼
    
    lock.lock() // 加鎖3

} finally {
    lock.unlock(); // 釋放鎖3
    lock.unlock(); // 釋放鎖2
    lock.unlock(); // 釋放鎖1
}

注意：釋放鎖是由內到外依次釋放的，不可缺乏。

問題又來了？ReentrantLock 內部又是如何來實現的尼？

說白了！仍是咱們AQS這個核心組件幫我實現的，很 easy~ 上述兩個核心變量 state 和 OwnerThread 還記得吧！

重入就是判斷當前鎖是否是本身加上的，若是是就表明本身能夠在次上鎖，每重入一次就是將state值加1。就是這麼簡單啦！！！

說完了可重入咱們再來看看鎖的互斥又是如何實現的尼？

此時線程2也跑過來想加鎖，CAS操做嘗試將 state 從0 變成 1， 哎呀！糟糕state已經不是0了，說明此鎖已經被別人拿到了。

接着線程2想？？？ 這個鎖是否是我之前加上的，瞅瞅 OwnerThread=線程1 哎！ 明顯不是本身上的 ，悲催加鎖失敗了～～～。來張圖記錄下線程2的悲苦經歷。

但是線程2加鎖失敗將何去何從尼？

線程2：想，要是有個地方讓我休息下，等線程1釋放鎖後通知我下再來重新嘗試上鎖就行了。

這時咱們的核心部件AQS又登場了！

AQS: OK！ 好吧！那我就給你提供一個落腳地吧（CLH）進去待着吧！一會讓線程1叫你。

線程2: 屁顛屁顛的就去等待區小憩一會去了。一樣來張圖記錄下線程2高興樣。

此時線程1業務執行完了，開始釋放鎖

• 將state值改成0
• 將OwnerThread 設爲null
• 通知線程2鎖我已經用完了，該你登場了

線程2一聽，樂壞了！立馬開始嘗試獲取取鎖，CAS 嘗試將 state 值設爲 1 ，若是成功將OwnerThread設爲本身 線程2。
此時線程2成功獲取到了鎖，再來張圖瞅瞅。

4、總結

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Ok ！到這藉着Reentrantkock 的加鎖和釋放鎖的過程給你們講解了一下AQS工做原理。

用一句話總結下：AQS就是Java併發包下的一個基礎組件，用來實現各類鎖和同步組件的，其核心分爲三個組件。

• Volatile state 變量
• OwnerThread 加鎖線程
• CLH 同步等待隊列

等併發核心組件。