抽象队列同步器（Abstract Queued Synchronizer），简称AQS，它是实现JUC并发包中独占锁和共享锁的基础组件。虽然开发者一般不会直接使用AQS，但是了解AQS底层原理对于并发程序设计还是很有帮助的。

AQS的双向队列

AQS维护了一个FIFO双向队列（CLH队列），其内部通过节点 head 和 tail 记录队首和队尾的队列元素，队列元素的类型为 Node。Node 中的 thread 变量用来存放进入AQS队列里面的线程，可以认为 Node 就是线程的抽象。

在AQS中，状态是由 state 属性来表示的，它是 volatile 类型的成员变量。对于AQS来说，线程同步的关键就是对状态值 state 进行操作。

状态值state的访问方式有三种：

• getState()
• setState()
• compareAndSetState()

其中 compareAndSetState() 的实现依赖于 Unsafe 类的 compareAndSwapInt() 方法。

独占与共享

AQS定义了两种同步方式：
1. 独占方式（Exclusive）：只有一个线程能执行，如 ReentrantLock；
2. 共享方式（Share）：多个线程可以同时执行，如Semaphore、CountDownLatch、ReadWriteLock，CyclicBarrier等。

使用独占方式获取的资源是与具体线程绑定的。如果一个线程获取到了资源，就会标记是这个线程获取到了（设置 state=1）。其他线程尝试操作 state 时，会发现当前该资源不是自己持有的（state 不为0），会在获取失败后被阻塞。

共享方式的资源与具体线程是不相关的，允许多个线程使用。当多个线程去请求资源时通过CAS方式竞争获取资源。

当一个线程获取到了资源后，另外一个线程再次去获取时如果当前资源还能满足它的需要（state >0），当前线程可使用CAS方式对 state 再次设置，从而获取同步状态。关于CAS操作的底层实现，可以参考《Java面试必考问题：CAS如何保证原子性？》。

依赖AQS的同步工具

JUC并发包中的很多同步工具都用到了AQS。

• ReentrantLock 使用AQS保存锁重复持有的次数。当一个线程获取锁时，ReentrantLock记录当前获得锁的线程标识，用于检测是否重复获取，以及错误线程试图解锁操作时异常情况的处理。
• Semaphore 使用AQS同步状态来保存信号量的当前计数。tryRelease 会增加计数，acquireShared 会减少计数。
• CountDownLatch 使用AQS同步状态来表示计数。计数为0时，所有的 Acquire 操作（CountDownLatch的 await 方法）才可以通过。
• ReentrantReadWriteLock 使用AQS同步状态中的16位保存写锁持有的次数，剩下的16位用于保存读锁的持有次数。
• ThreadPoolExecutor Worker 利用AQS同步状态实现对独占线程变量的设置（tryAcquire 和 tryRelease）。

参考资料：《Java并发编程之美》

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