在深入探讨AQS（AbstractQueuedSynchronizer）这一Java并发包中的核心同步器之前，我们需要先理解它在Java并发编程中的位置和作用。AQS作为java.util.concurrent.locks包的基础框架，为构建锁（如ReentrantLock）和其他同步类（如CountDownLatch、Semaphore等）提供了一种高度灵活且强大的机制。它通过一个共享的int状态变量和一个FIFO（先进先出）的等待队列来管理对共享资源的访问。

AQS的核心概念

1. 状态变量（State）：AQS内部维护了一个volatile int类型的状态变量，用于表示同步状态。根据具体实现，这个状态可以表示锁被持有的次数（如ReentrantLock）、信号量的可用数量（如Semaphore）等。

2. 等待队列（Wait Queue）：AQS内部通过一个CLH（Craig, Landin, and Hagersten）队列变体来实现等待队列，用于管理那些未能成功获取同步状态的线程。这个队列是线程安全的，并且以FIFO的方式管理线程，确保了公平性（尽管AQS也支持非公平模式）。

AQS的工作流程

AQS的工作流程主要分为两个核心操作：acquire（获取）和release（释放）同步状态。

• acquire（获取）：当线程尝试获取同步状态时，首先会尝试以非阻塞方式更新状态值。如果失败，则会将当前线程和等待状态（如独占或共享）封装成一个节点（Node），并将其加入到等待队列的尾部。之后，线程会进入一个自旋循环（Spin Loop），在这个循环中尝试以阻塞或非阻塞方式获取同步状态，直到成功为止。

• release（释放）：当线程成功完成同步代码块的执行后，会调用release方法来释放同步状态。释放过程会尝试更新状态值，如果更新成功，则会唤醒等待队列中的第一个线程（或某些线程，取决于同步器的实现），使其有机会尝试获取同步状态。

示例代码（简化版）

虽然直接展示AQS的内部实现代码可能过于复杂，但我们可以通过一个基于AQS的简单锁实现来感受其工作原理。以下是一个基于AQS实现的独占锁（简化版）的伪代码框架：

// 假设的基于AQS的独占锁实现
class MyLock extends AbstractQueuedSynchronizer {

    // 尝试获取锁
    public void lock() {
        acquire(1); // 尝试将状态设置为1（锁定）
    }

    // 尝试释放锁
    public boolean unlock() {
        return release(1); // 尝试将状态减少1（解锁）
    }

    // 是否由当前线程持有锁
    protected boolean isHeldExclusively() {
        // 当且仅当状态为1且当前线程是独占线程时返回true
        return getState() == 1 && getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread();
    }

    // 尝试获取锁（自定义逻辑，通常不需要重写）
    protected boolean tryAcquire(int acquires) {
        assert acquires == 1; // 否则未定义
        if (compareAndSetState(0, 1)) {
            setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            return true;
        }
        return false;
    }

    // 尝试释放锁（自定义逻辑，通常不需要重写）
    protected boolean tryRelease(int releases) {
        assert releases == 1; // 否则未定义
        if (getState() == 0) throw new IllegalMonitorStateException();
        setExclusiveOwnerThread(null);
        setState(0);
        return true;
    }
}

总结

AQS是Java并发包中的一个基础且强大的同步器，它通过状态变量和等待队列管理对共享资源的访问。通过实现AQS的tryAcquire和tryRelease等方法，开发者可以构建出各种复杂的同步组件，如锁、信号量等。理解AQS的工作原理对于深入掌握Java并发编程至关重要。在实际项目中，合理利用AQS及其派生类可以大大提升并发程序的性能和可靠性。在探索更多并发编程技巧时，不妨关注“码小课”网站，那里有更深入、更系统的学习资源和实战案例。