一、寫在前面

這篇文章，我們來聊聊面試的時候比較有殺傷力的一個問題：聊聊你對AQS的理解？

之前有同學(xué)反饋，去互聯(lián)網(wǎng)公司面試，面試官聊到并發(fā)時就問到了這個問題。當(dāng)時那位同學(xué)內(nèi)心估計受到了一萬點傷害。。。

因為首先，很多人還真的連AQS是什么都不知道，可能聽都沒聽說過。或者有的人聽說過AQS這個名詞，但是可能連具體全稱怎么拼寫都不知道。

更有甚者，可能會說：AQS？是不是一種思想？我們平時開發(fā)怎么來用AQS？

總體來說，很多同學(xué)估計都對AQS有一種云里霧里的感覺，如果用搜索引擎查一下AQS是什么？看幾篇文章，估計就直接放棄了，因為密密麻麻的文字，實在是看不懂！

所以，基于上述痛點，咱們這篇文章，就用最簡單的大白話配合N多張手繪圖，給大家講清楚AQS到底是什么？讓各位同學(xué)面試被問到這個問題時，不至于不知所措。

二、ReentrantLock和AQS的關(guān)系

首先我們來看看，如果用java并發(fā)包下的ReentrantLock來加鎖和釋放鎖，是個什么樣的感覺？

這個基本學(xué)過java的同學(xué)應(yīng)該都會吧，畢竟這個是java并發(fā)基本API的使用，應(yīng)該每個人都是學(xué)過的，所以我們直接看一下代碼就好了：

上面那段代碼應(yīng)該不難理解吧，無非就是搞一個Lock對象，然后加鎖和釋放鎖。

你這時可能會問，這個跟AQS有啥關(guān)系？關(guān)系大了去了！因為java并發(fā)包下很多API都是基于AQS來實現(xiàn)的加鎖和釋放鎖等功能的，AQS是java并發(fā)包的基礎(chǔ)類。

舉個例子，比如說ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock底層都是基于AQS來實現(xiàn)的。

那么AQS的全稱是什么呢？AbstractQueuedSynchronizer，抽象隊列同步器。給大家畫一個圖先，看一下ReentrantLock和AQS之間的關(guān)系。

我們來看上面的圖。說白了，ReentrantLock內(nèi)部包含了一個AQS對象，也就是
AbstractQueuedSynchronizer類型的對象。這個AQS對象就是ReentrantLock可以實現(xiàn)加鎖和釋放鎖的關(guān)鍵性的核心組件。

三、ReentrantLock加鎖和釋放鎖的底層原理

好了，那么現(xiàn)在如果有一個線程過來嘗試用ReentrantLock的lock()方法進行加鎖，會發(fā)生什么事情呢？

很簡單，這個AQS對象內(nèi)部有一個核心的變量叫做state，是int類型的，代表了加鎖的狀態(tài)。初始狀態(tài)下，這個state的值是0。

另外，這個AQS內(nèi)部還有一個關(guān)鍵變量，用來記錄當(dāng)前加鎖的是哪個線程，初始化狀態(tài)下，這個變量是null。

接著線程1跑過來調(diào)用ReentrantLock的lock()方法嘗試進行加鎖，這個加鎖的過程，直接就是用CAS操作將state值從0變?yōu)?。

如果之前沒人加過鎖，那么state的值肯定是0，此時線程1就可以加鎖成功。

一旦線程1加鎖成功了之后，就可以設(shè)置當(dāng)前加鎖線程是自己。所以大家看下面的圖，就是線程1跑過來加鎖的一個過程。

其實看到這兒，大家應(yīng)該對所謂的AQS有感覺了。說白了，就是并發(fā)包里的一個核心組件，里面有state變量、加鎖線程變量等核心的東西，維護了加鎖狀態(tài)。

你會發(fā)現(xiàn)，ReentrantLock這種東西只是一個外層的API，內(nèi)核中的鎖機制實現(xiàn)都是依賴AQS組件的。

這個ReentrantLock之所以用Reentrant打頭，意思就是他是一個可重入鎖。

可重入鎖的意思，就是你可以對一個ReentrantLock對象多次執(zhí)行l(wèi)ock()加鎖和unlock()釋放鎖，也就是可以對一個鎖加多次，叫做可重入加鎖。

大家看明白了那個state變量之后，就知道了如何進行可重入加鎖！

其實每次線程1可重入加鎖一次，會判斷一下當(dāng)前加鎖線程就是自己，那么他自己就可以可重入多次加鎖，每次加鎖就是把state的值給累加1，別的沒啥變化。

接著，如果線程1加鎖了之后，線程2跑過來加鎖會怎么樣呢？

我們來看看鎖的互斥是如何實現(xiàn)的？線程2跑過來一下看到，哎呀！state的值不是0??？所以CAS操作將state從0變?yōu)?的過程會失敗，因為state的值當(dāng)前為1，說明已經(jīng)有人加鎖了！

接著線程2會看一下，是不是自己之前加的鎖啊？當(dāng)然不是了，“加鎖線程”這個變量明確記錄了是線程1占用了這個鎖，所以線程2此時就是加鎖失敗。

給大家來一張圖，一起來感受一下這個過程：

接著，線程2會將自己放入AQS中的一個等待隊列，因為自己嘗試加鎖失敗了，此時就要將自己放入隊列中來等待，等待線程1釋放鎖之后，自己就可以重新嘗試加鎖了

所以大家可以看到，AQS是如此的核心！AQS內(nèi)部還有一個等待隊列，專門放那些加鎖失敗的線程！

同樣，給大家來一張圖，一起感受一下：

接著，線程1在執(zhí)行完自己的業(yè)務(wù)邏輯代碼之后，就會釋放鎖！他釋放鎖的過程非常的簡單，就是將AQS內(nèi)的state變量的值遞減1，如果state值為0，則徹底釋放鎖，會將“加鎖線程”變量也設(shè)置為null！

整個過程，參見下圖：

接下來，會從等待隊列的隊頭喚醒線程2重新嘗試加鎖。

好！線程2現(xiàn)在就重新嘗試加鎖，這時還是用CAS操作將state從0變?yōu)?，此時就會成功，成功之后代表加鎖成功，就會將state設(shè)置為1。

此外，還要把“加鎖線程”設(shè)置為線程2自己，同時線程2自己就從等待隊列中出隊了。

最后再來一張圖，大家來看看這個過程。

四、總結(jié)

OK，本文到這里為止，基本借著ReentrantLock的加鎖和釋放鎖的過程，給大家講清楚了其底層依賴的AQS的核心原理。

基本上大家把這篇文章看懂，以后再也不會擔(dān)心面試的時候被問到：談?wù)勀銓QS的理解這種問題了。

其實一句話總結(jié)AQS就是一個并發(fā)包的基礎(chǔ)組件，用來實現(xiàn)各種鎖，各種同步組件的。它包含了state變量、加鎖線程、等待隊列等并發(fā)中的核心組件。