了解 AQS 底层原理

AQS 的全称为（AbstractQueuedSynchronizer），这个类在 java.util.concurrent.locks 包下面。

AQS 是一个用来构建锁和同步器的框架，使用 AQS 能简单且高效地构造出应用广泛的大量的同步器， 比如我们提到的 ReentrantLock，Semaphore，其他的诸如 ReentrantReadWriteLock，SynchronousQueue，FutureTask(jdk1.7) 等等皆是基于 AQS 的。当然，我们自己也能利用 AQS 非常轻松容易地构造出符合我们自己需求的同步器。

AQS的实现依赖于内部的同步队列，它是一个FIFO双向队列，如果当前线程获取同步状态失败，AQS会将该线程以及等待状态等信息构造成一个Node，将其加入同步队列的尾部，同时阻塞当前线程，当同步状态释放时，唤醒队列的头节点。

1、获取同步状态

假设线程A要获取同步状态，初始状态state=0，线程A可以顺利获取锁，A获取锁后将state置为1。在A没有释放锁期间，线程B来获取锁，此时因为state=1，锁被占用，所以将B的线程信息和等待状态等数据构成一个Node节点，放入同步队列中，head和tail分别指向队列头部和尾部（此时队列中有一个空的Node节点作为头点，head指向这个空节点，空Node的后继节点是B对应的Node节点，tail指向它），同时阻塞线程B，阻塞使用的是LockSupport.park()方法。后续如果还有线程要获取锁，都会加入队列尾部并阻塞。

2、释放同步状态

当线程A释放锁时，将state置为0，此时线程A会唤醒头节点的后继节点，唤醒其实是调用LockSupport.unpark(B)方法，即线程B从LockSupport.park()方法返回，此时线程B发现state已为0，所以线程B可以顺利获取锁，线程B获取锁后，B的Node节点出队。

总结：

AQS 内部有一个核心变量 —— state，是int类型，代表了加锁的状态，初始状态下，这个值为 0，另外还有一个关键变量，用来记录当前加锁的是哪个线程，初始化状态下，为null。

加锁以后的原理图：接着线程1来调用ReentrantLock 的 lock() 方法尝试进行加锁，这个加锁过程就是用CAS操作将 state 值从0变成1，一旦线程1加锁成功，就可以设置当前加锁线程是自己。

state： 所有线程通过通过CAS尝试给state设值，当state>0时表示被线程占用；同一个线程多次获取state，会叠加state的值，从而实现了可重入；

exclusiveOwnerThread： 在独占模式下该属性会用到，当线程尝试以独占模式成功给state设值，该线程会把自己设置到exclusiveOwnerThread变量中，表明当前的state被当前线程独占了；

CLH队列（FIFO —— 等待队列(同步队列)： 等待队列中存放了所有争夺state失败的线程，是一个双向链表结构。state被某一个线程占用之后，其他线程会进入等待队列；一旦state被释放(state=0)，则释放state的线程会唤醒等待队列中的线程继续尝试cas设值state；

head： 指向等待队列的头节点，延迟初始化，除了初始化之外，只能通过setHead方法进行修改；

tail： 指向等待队列的队尾，延迟初始化，只能通过enq方法修改tail，该方法主要是往队列后面添加等待节点。

非公平锁在调用 lock 后，首先就会调用 CAS 进行一次抢锁，如果这个时候恰巧锁没有被占用，那么直接就获取锁返回，

非公平锁在 CAS 失败后，和公平锁一样都会进到 tryAcquire 方法，在tryAcquire 方法中，如果发现锁这个时候被释放了（state == 0）,非公平锁会直接CAS抢锁，但是公平锁会判断等待队列是否有线程处于等待状态，如果有则不去抢锁，排队到队列后面。

同步器在实现的时候只需要实现共享资源state的获取和释放方式即可，具体线程等待队列的维护，AQS已经实现，同步器实现的时候主要实现下面几个方法：