8、AQS

AQS（抽象队列同步器)

1、AQS解决了什么问题

CAS自旋实现的轻量级锁的两大问题

1. CAS空自旋浪费大量CPU资源
2. 导致“总线风暴”（大量的cas操作导致总线流量剧增）

关于总线风暴以及总线锁的知识，参考http://t.csdn.cn/3wLCD

解决CAS恶性空自旋有效方式（空间换时间）两种方式

1. 分散热点，类似LongerAdder、ConcurrentHashMap
2. 队列削峰（JUC通过AQS实现）

2、学习AQS之前，了解一下CLH锁（作为AQS的雏形）

CLH锁的特点：

• 单向FIFO队列（公平锁）
• 竞争资源在一个时间点只能被一个线程锁访问（即队列的头部,表示占用锁的节点）
• 新加入的抢锁线程需要等待，通过CAS插入队列尾部

3、AQS的内部队列

AQS的特点：

• 双向FIFO队列
  • 每个Node封装了线程，分别指向前驱节点和后继节点

3.1 Node节点（静态内部类）

 static final class Node {
   
      	//表示线程是因为获取共享资源时阻塞，而被添加到队列中的
        static final Node SHARED = new Node();
    	// 表示线程因为获取独占资源时阻塞，而被添加到队列中的。
        static final Node EXCLUSIVE = null;
		//以下是节点的状态
     	//取消状态 1
        static final int CANCELLED =  1;
		//节点等待状态 -1：标识后继线程处于等待状态
        static final int SIGNAL    = -1;
		//节点等待状态 -2：标识当前线程处于条件等待      
        static final int CONDITION = -2;
		//节点等待状态 -3：标识下一次共享锁的acquireShared操作需要无条件传播     
        static final int PROPAGATE = -3;
     	
     	//节点状态：Canceled Signal Condition Propagate 0
     	//普通同步节点的初始值为0，条件等待节点的初始值为-2
        volatile int waitStatus;
		//前驱节点，当前节点会在前驱节点上自选，检查前驱节点的waitStatus的状态
        volatile Node prev;

        volatile Node next;

        volatile Thread thread;
		//如果当前Node不是普通节点，而是条件等待节点，则节点处与某个条件的等待队列上
     	//此属性指向下一个条件等待节点
        Node nextWaiter;

waitStatus属性：

1. Canceled：标识该线程节点已释放（超时、中断），已取消的节点不会被阻塞，需要从等待队列中取消等待
2. Signal：表示其后继节点处于等待状态，如果当前节点被取消或释放，会通知其后继节点
3. Condition：
4. Propagate：waitStatus为-3时，表示该下个线程获取共享锁，自己的共享状态会被无条件的传播下去，因为共享锁可能出现同时有N个锁可以用

3.2 AQS的核心成员

//队头节点	
private transient volatile Node head;
//队尾节点
private transient volatile Node tail;
//标记为状态，AQS适用state标识锁的状态  
private volatile int state;
//设置同步状态（无法保证原子性）
protected final void setState(int newState) {
   
        state = newState;
    }
//通过同步状态（通过CAS保证原子性）    
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
   
        // See below for intrinsics setup to support this
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
    }

关于ReentrantLock可重入特性

​ ReentrantLock初始化state为0，表示未锁定状态。线程A调用tryAcquire()独占该锁并使其state+1.其他线程对该锁tryAcquire()会失败。直到A线程unlock该锁的state为0（释放锁）。A线程在此过程中，可以重复获取该锁（state累加），累加多少次，就要释放多少次。

3.3 AbstractOwnableSynchronizer（查看占用该锁（独占锁的情形下生效）的线程）

AQS继承了AbstractOwnableSynchronizer

public abstract class AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {
   

    /** Use serial ID even though all fields transient. */
    private static final long serialVersionUID = 3737899427754241961L;

    /**
     * Empty constructor for use by subclasses.
     */
    protected AbstractOwnableSynchronizer() {
    }

    /**
     * The current owner of exclusive mode synchronization.
     独占锁情形下，占用该锁的线程
     */
    private