Java并发系列之AbstractQueuedSynchronizer源码分析（概要分析）

让我来为您详细讲解“Java并发系列之AbstractQueuedSynchronizer源码分析（概要分析）”的攻略且提供两条示例说明。

1. 概要分析

1.1 AQS简介

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是java.util.concurrent（J.U.C）中的一个关键内部类，是JUC包中实现各种同步器的基础。AQS是实现锁、线程安全的核心基础。

1.2 AQS的内部结构

AQS是一个队列同步器，它的内部定义了一个基本锁的框架，它维护一个先进先出的等待队列来管理锁状态。

在AQS的实现中，一般你只需要关注三个方法：tryAcquire，tryRelease和tryAcquireShared。其中tryAcquire和tryRelease对于排他锁（独占模式）是必要的，tryAcquireShared通常对于共享锁是必要的。它们分别尝试对锁的获取和释放操作，如果成功则返回true，否则返回false。

AQS的核心是CLH队列算法。在AQS机制中，每一个由线程调用acquire方法（或者是其变种）而被阻塞的线程都会被封装为一个FIFO的队列

1.3 AQS实现原理

总体思路：通过内部CLH队列（双向链表）来实现线程之间的排队、等待、唤醒、争抢等功能。

实现原理是基于状态位state，读写操作都是原子性的，我们可以通过CAS实现高效的并发控制。state的操作也是AQS的关键。

每一个节点都包含一个先驱节点的引用和一个继承节点的引用。操作时通过一个FIFO队列来保证节点是按照请求锁的线程的顺序来进行排序的。

1.4 AQS示例代码

下面是一个使用AQS的简单示例代码：

private final Sync sync = new Sync();

private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    protected boolean tryAcquire(int acquires) {
        return compareAndSetState(0, 1);
    }

    protected boolean tryRelease(int releases) {
        return compareAndSetState(1, 0);
    }

    protected int tryAcquireShared(int acquires) {
        // acquire shared mode
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
        // release shared mode
        return true;
    }
}

public void lock()   { sync.acquire(1); }
public boolean tryLock() { return sync.tryAcquire(1); }
public void unlock() { sync.release(1); }
public Condition newCondition() { return sync.newCondition(); }

该示例代码定义了一个Lock实现，通过Sync类继承AQS类实现的。

2. 示例说明

2.1 ReentrantLock类

我们都知道在Java并发中的ReentrantLock是这些并发类中必不可少的一个，它内部调用ReentrantLock的线程都会获得一个可重入的锁，并且其他线程只有在它释放这个锁后才能获得这个锁。

ReentrantLock是通过AQS机制来实现的，对于ReentrantLock而言，主要关注的是它内部调用的sync.tryAcquire()和sync.tryRelease()方法。

2.2 CountDownLatch类

接下来，我们来看另一个实际示例：CountDownLatch。

CountDownLatch是一个同步工具类，用于协调多个线程之间的同步。

假设我们有一个程序，其中有一个主线程，它需要等待几个其他线程执行完毕后再继续执行，这个时候CountDownLatch就非常合适。

在Java中，CountDownLatch就是通过AQS实现的同步工具，它的基本思想就是：线程要等待的是某些工作的完成，而负责完成这些工作的各个线程都告诉该AQS对象完成了自己的工作，等到所有的工作都完成后，所有阻塞的线程才同时醒来继续执行。