什么是AQS（抽象队列同步器）?
AQS是AbstractQueuedSynchronizer的简称，即抽象队列同步器，从字面上可以这样理解:
- 抽象：抽象类，只实现一些主要逻辑，有些方法由子类实现；
- 队列：使用先进先出（FIFO）的队列存储数据；
- 同步：实现了同步的功能
那 AQS 有什么用呢？
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同步器，比如我们后面会细讲的ReentrantLock，Semaphore，ReentrantReadWriteLock，SynchronousQueue，FutureTask 等等，都是基于 AQS 的。
AQS 的数据结构
AQS 内部使用了一个 volatile 的变量 state 来作为资源的标识
/**
* The synchronization state.
*/
private volatile int state;
同时定义了几个获取和改变 state 的 protected 方法，子类可以覆盖这些方法来实现自己的逻辑：
getState()
setState()
compareAndSetState()
这三种操作均是原子操作，其中 compareAndSetState 的实现依赖于Unsafe的 compareAndSwapInt() 方法。
AQS 内部使用了一个先进先出（FIFO）的双端队列，并使用了两个引用 head 和 tail 用于标识队列的头部和尾部。其数据结构如下图所示
但它并不直接储存线程，而是储存拥有线程的 Node 节点。
AQS 的 Node 节点
资源有两种共享模式，或者说两种同步方式：
- 独占模式（Exclusive）：资源是独占的，一次只能有一个线程获取
- 共享模式（Share）：同时可以被多个线程获取，具体的资源个数可以通过参数指定
一般情况下，子类只需要根据需求实现其中一种模式就可以，当然也有同时实现两种模式的同步类
AQS 中关于这两种资源共享模式的定义源码均在内部类 Node 中。我们来看看 Node 的结构：
static final class Node {
// 标记一个结点（对应的线程）在共享模式下等待
static final Node SHARED = new Node();
// 标记一个结点（对应的线程）在独占模式下等待
static final Node EXCLUSIVE = null;
// waitStatus的值，表示该结点（对应的线程）已被取消
static final int CANCELLED = 1;
// waitStatus的值，表示后继结点（对应的线程）需要被唤醒
static final int SIGNAL = -1;
// waitStatus的值，表示该结点（对应的线程）在等待某一条件
static final int CONDITION = -2;
/*waitStatus的值，表示有资源可用，新head结点需要继续唤醒后继结点（共享模式下，多线程并发释放资源，而head唤醒其后继结点后，需要把多出来的资源留给后面的结点；设置新的head结点时，会继续唤醒其后继结点）*/
static final int PROPAGATE = -3;
// 等待状态，取值范围，-3，-2，-1，0，1
volatile int waitStatus;
volatile Node prev; // 前驱结点
volatile Node next; // 后继结点
volatile Thread thread; // 结点对应的线程
Node nextWaiter; // 等待队列里下一个等待条件的结点
// 判断共享模式的方法
final boolean isShared() {
return nextWaiter == SHARED;
}
Node(Thread thread, Node mode) { // Used by addWaiter
this.nextWaiter = mode;
this.thread = thread;
}
// 其它方法忽略，可以参考具体的源码
}
// AQS里面的addWaiter私有方法
private Node addWaiter(Node mode) {
// 使用了Node的这个构造函数
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
// 其它代码省略
}
这里面的 waitStatus 是用来标记当前节点的状态的，它有以下几种状态：
- CANCELLED：表示当前节点（对应的线程）已被取消。当等待超时或被中断，会触发进入为此状态，进入该状态后节点状态不再变化；
- SIGNAL：后面节点等待当前节点唤醒；
- CONDITION：Condition中使用，当前线程阻塞在Condition，如果其他线程调用了Condition的signal方法，这个节点将从等待队列转移到同步队列队尾，等待获取同步锁；
- PROPAGATE：共享模式，前置节点唤醒后面节点后，唤醒操作无条件传播下去；
- 0：中间状态，当前节点后面的节点已经唤醒，但是当前节点线程还没有执行完成。
通过 Node 我们可以实现两种队列：
1）一是通过 prev 和 next 实现 CLH（Craig, Landin, and Hagersten）队列（线程同步队列、双向队列）。
在 CLH 锁中，每个等待的线程都会有一个关联的 Node，每个 Node 有一个 prev 和 next 指针。当一个线程尝试获取锁并失败时，它会将自己添加到队列的尾部并自旋，等待前一个节点的线程释放锁。类似下面这样。
public class CLHLock {
private volatile Node tail;
private ThreadLocal<Node> myNode = ThreadLocal.withInitial(Node::new);
private ThreadLocal<Node> myPred = new ThreadLocal<>();
public void lock() {
Node node = myNode.get();
node.locked = true;
// 把自己放到队尾，并取出前面的节点
Node pred = tail;
myPred.set(pred);
while (pred.locked) {
// 自旋等待
}
}
public void unlock() {
Node node = myNode.get();
node.locked = false;
myNode.set(myPred.get());
}
private static class Node {
private volatile boolean locked;
}
}
2）二是通过 nextWaiter 实现 Condition上的等待线程队列（单向队列），这个 Condition 主要用在 ReentrantLock类中。
原文地址：https://blog.csdn.net/qq_62636650/article/details/140559870
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