ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch、ReentrantReadWriteLock……它们底层都依赖 AQS。理解 AQS，就理解了 Java 并发工具的设计灵魂。

一、AQS 是什么

  • 1.1 AbstractQueuedSynchronizer——基于 FIFO 等待队列的同步框架
  • 1.2 设计模式：模板方法模式
  • 1.3 核心三要素：state 状态、CLH 队列、Condition 条件队列

二、state——同步状态的原子管理

  • 2.1 volatile int state + CAS 的原子操作
  • 2.2 getState() / setState() / compareAndSetState()
  • 2.3 state 在不同工具中的含义——ReentrantLock（重入次数）、Semaphore（许可数）

三、CLH 队列——线程排队机制

  • 3.1 CLH 锁的原始设计——自旋等待前驱节点
  • 3.2 AQS 中的变体——阻塞而非自旋
  • 3.3 Node 节点结构：prev / next / waitStatus / thread
  • 3.4 waitStatus 的 5 种状态（CANCELLED / SIGNAL / CONDITION / PROPAGATE）
  • 3.5 入队 enq() 与出队 setHead() 流程

四、独占模式——以 ReentrantLock 为例

  • 4.1 acquire() 模板方法流程
  • 4.2 tryAcquire() ——公平锁 vs 非公平锁的实现差异
  • 4.3 addWaiter() 入队
  • 4.4 acquireQueued() ——阻塞等待唤醒
  • 4.5 release() 释放与唤醒后继节点

五、共享模式——以 Semaphore / CountDownLatch 为例

  • 5.1 acquireShared() 模板方法
  • 5.2 tryAcquireShared() ——共享获取的判断逻辑
  • 5.3 doReleaseShared() ——setHeadAndPropagate 传播机制
  • 5.4 传播的意义——一个释放可能唤醒多个等待线程

六、Condition 条件队列

  • 6.1 Condition 与 Object 的 wait/notify 对比
  • 6.2 await() ——释放锁 → 进入条件队列 → 阻塞
  • 6.3 signal() ——从条件队列转移到同步队列
  • 6.4 ConditionObject 数据结构

七、手写一个简易锁——加深理解

  • 7.1 基于 AQS 实现不可重入的互斥锁
  • 7.2 基于 AQS 实现可重入锁
  • 7.3 测试代码及结果

八、总结

  • AQS 的设计精华——模板方法 + CAS + CLH
  • 什么时候需要基于 AQS 自定义同步器