并发编程系列 AQS

ReentrantLock 意思为可重入锁，指的是一个线程能够对一个临界资源重复加锁。为了帮助大家更好地理解ReentrantLock的特性，我们先将ReentrantLock跟常用的Synchronized进行比较，其特性如下（蓝色部分为本篇文章主要剖析的点）：

jvm

使用示例

// **************************Synchronized的使用方式**************************
// 1.用于代码块
synchronized (this) {}
// 2.用于对象
synchronized (object) {}
// 3.用于方法
public synchronized void test () {}
// 4.可重入
for (int i = 0; i < 100; i++) {
 synchronized (this) {}
}
// **************************ReentrantLock的使用方式**************************
public void test () throw Exception {
 // 1.初始化选择公平锁、非公平锁
 ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
 // 2.可用于代码块
 lock.lock();
 try {
  try {
   // 3.支持多种加锁方式，比较灵活; 具有可重入特性
   if(lock.tryLock(100, TimeUnit.MILLISECONDS)){ }
  } finally {
   // 4.手动释放锁
   lock.unlock()
  }
 } finally {
  lock.unlock();
 }
}

ReentrantLock 与 AQS 的关联

ReentrantLock支持公平锁和非公平锁，并且ReentrantLock的底层就是由AQS来实现的。那么ReentrantLock是如何通过公平锁和非公平锁与AQS关联起来呢？我们着重从这两者的加锁过程来理解一下它们与AQS之间的关系（加锁过程中与AQS的关联比较明显，解锁流程后续会介绍）。非公平锁源码中的加锁流程如下：

// java.util.concurrent.locks.ReentrantLock#NonfairSync

// 非公平锁
static final class NonfairSync extends Sync {
 ...
 final void lock() {
  if (compareAndSetState(0, 1))
   setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
  else
   acquire(1);
  }
  ...
}

这块代码的含义为：

若通过 CAS 设置变量State（同步状态）成功，也就是获取锁成功，则将当前线程设置为独占线程。
若通过 CAS 设置变量State（同步状态）失败，也就是获取锁失败，则进入 Acquire 方法进行后续处理。

第一步很好理解，但第二步获取锁失败后，后续的处理策略是怎么样的呢？这块可能会有以下思考：

某个线程获取锁失败的后续流程是什么呢？有以下两种可能：
1. 将当前线程获锁结果设置为失败，获取锁流程结束。这种设计会极大降低系统的并发度，并不满足我们实际的需求。所以就需要下面这种流程，也就是AQS框架的处理流程。
2. 存在某种排队等候机制，线程继续等待，仍然保留获取锁的可能，获取锁流程仍在继续。
对于问题1的第二种情况，既然说到了排队等候机制，那么就一定会有某种队列形成，这样的队列是什么数据结构呢？
处于排队等候机制中的线程，什么时候可以有机会获取锁呢？
如果处于排队等候机制中的线程一直无法获取锁，还是需要一直等待吗，还是有别的策略来解决这一问题？

带着非公平锁的这些问题，再看下公平锁源码中获锁的方式：

// java.util.concurrent.locks.ReentrantLock#FairSync

static final class FairSync extends Sync {
  ...  
 final void lock() {
  acquire(1);
 }
  ...
}

看到这块代码，我们可能会存在这种疑问：Lock函数通过Acquire方法进行加锁，但是具体是如何加锁的呢？

结合公平锁和非公平锁的加锁流程，虽然流程上有一定的不同，但是都调用了Acquire方法，而Acquire方法是FairSync和UnfairSync的父类AQS中的核心方法。

对于上边提到的问题，其实在ReentrantLock类源码中都无法解答，而这些问题的答案，都是位于Acquire方法所在的类AbstractQueuedSynchronizer中，也就是本文的核心——AQS

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ReentrantLock 与 AQS 的关联

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