【深入解析——AQS源码】
深入解析 AQS 源码
一、前言
在 Java 并发编程的世界里，AbstractQueuedSynchronizer（简称 AQS）是 JUC 包的核心基础组件。常见的同步工具类，例如 ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch、FutureTask 等，底层都依赖 AQS 来实现。理解 AQS 的设计和源码，可以帮助我们透彻掌握 Java 并发工具的原理。
二、AQS 的核心思想
AQS 的核心是 同步状态 + 队列管理：
- state 变量：通过一个
volatile int state表示同步状态（例如锁是否被占用，剩余许可证数量等）。 - FIFO 队列：使用一个变种的 CLH 双向队列来管理等待的线程。
- 模板方法模式：获取/释放锁的通用逻辑由 AQS 实现，具体的 tryAcquire/tryRelease 逻辑交由子类实现。
三、源码核心结构
1. state 的操作
AQS 提供了对同步状态的安全操作：
protected final int getState() { return state; }
protected final void setState(int newState) { state = newState; }
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
}
这里通过 CAS 保证并发下的原子操作。
2. 独占模式与共享模式
AQS 同时支持两种抽象方法模式：
-
独占模式：典型代表
ReentrantLock。acquire(int arg)/tryAcquire(int arg)：定义模板方法，由子类实现，其他也是release(int arg)/tryRelease(int arg)：定义模板方法，由子类实现，其他也是
-
共享模式：典型代表
Semaphore、CountDownLatch。acquireShared(int arg)/tryAcquireShared(int arg)releaseShared(int arg)/tryReleaseShared(int arg)
3. acquire 的核心流程（独占模式）
public final void acquire(int arg) {if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))selfInterrupt();
}
执行流程：
- tryAcquire：尝试获取锁，子类实现。
- 如果失败，addWaiter 将线程加入等待队列。
- acquireQueued：在队列中自旋阻塞，直到前驱节点释放资源。
4. Node 节点（CLH 队列）
队列中的线程由 Node 表示：
static final class Node {static final Node SHARED = new Node();static final Node EXCLUSIVE = null;volatile int waitStatus;volatile Node prev;volatile Node next;volatile Thread thread;
}
waitStatus标识节点状态（如 SIGNAL、CANCELLED）。- 通过
prev/next链接形成双向队列。
四、典型应用
1. ReentrantLock（独占模式）
static final class NonfairSync extends Sync {final void lock() {if (compareAndSetState(0, 1))setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());elseacquire(1);}protected final boolean tryAcquire(int acquires) {// 可重入逻辑}
}
ReentrantLock 通过重写 tryAcquire 来定义获取锁的逻辑，其他排队/阻塞流程交由 AQS 完成。
2. CountDownLatch（共享模式）
protected int tryAcquireShared(int acquires) {return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}protected boolean tryReleaseShared(int releases) {for (;;) {int c = getState();if (c == 0) return false;int nextc = c - 1;if (compareAndSetState(c, nextc))return nextc == 0;}
}
await()依赖acquireShared，当 state=0 时继续执行。countDown()调用releaseShared，逐步减少计数，直到为 0 时唤醒所有等待线程。
五、总结
- AQS 核心：
state表示同步状态，CLH 队列管理线程，模板方法模式解耦逻辑。 - 独占/共享模式：灵活支持多种并发工具。
- 典型实现：
ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch等。 - 模板方法：AQS只是定义对应的tryrelease、tryAcquire等try-xxx抽象方法，对应的方法都是由对应的实现类来实现，并且不强制子类去实现，但是使用时候必须重写，否则报错。
AQS 的设计极其优雅，它把“排队 + 阻塞 + 唤醒 + 状态管理”抽象了出来，真正实现了并发工具类的可复用性。理解 AQS，等于掌握了 JUC 的灵魂。