【juc第三章】：AQS机制全解
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目录
前言：
AQS 是什么？核心设计思想？
AQS 底层结构：state 状态、双向阻塞队列？
AQS 独占模式、共享模式区别？
独占模式（Exclusive）
共享模式（Shared）
AQS 排队、唤醒线程的流程？
1、线程 排队（抢不到锁 → 进入等待）的流程
二、线程唤醒（释放锁 → 叫醒别人） 的流程
AQS为什么要用双向链表
1. 为了快速找到前驱节点（最核心原因）
2. 为了高效移除取消等待的线程节点
3. 为了保证队列不断裂
4. 为了精准唤醒下一个线程
总结
前言：
前面两篇学习了JUC并发的基础还有他的锁和关键字的知识，现在可以来了解一下JUC的底层框架AQS
AQS 是什么？核心设计思想？
AQS 全称AbstractQueuedSynchronizer（抽象队列同步器），是 Java 并发包（JUC）的底层核心框架，也是 ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch 等工具的统一基石。
AQS核心思想是，如果被请求的共享资源空闲，那么就将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程，将共享资源设置为锁定状态；如果共享资源被占用，就需要一定的阻塞等待唤醒机制来保证锁分配。这个机制主要用的是CLH队列的变体实现的，将暂时获取不到锁的线程加入到队列
它提供了一些基本的操作，如acquire（获取资源）和release（释放资源），这些操作会修改state的值，并根据state的值来判断线程是否可以获取或释放资源。AQS 的acquire操作通常会先尝试获取资源，如果失败，线程将被添加到等待队列中，并阻塞等待。release操作会释放资源，并唤醒等待队列中的线程。
AQS 底层结构：state 状态、双向阻塞队列？
使用一个volatile state 变量表示锁状态：
state 是锁的属性，state=0表示资源空闲，线程可以抢占；state≠0表示资源被占用，线程无法直接获取。
底层维护一个 FIFO 双向链表队列：
抢不到锁的线程会被封装成节点，进入队列排队等待唤醒。
采用 CAS 无锁操作修改状态：
更新 state 时不需要使用 synchronized 加锁，而是通过CAS 原子指令实现无锁、安全、高效的更新。
AQS 独占模式、共享模式区别？
独占模式（Exclusive）
一句话：只有一个线程能拿到锁，其他人必须等。
- 同一时刻只能有一个线程获取资源
state被占用后，其他线程不能获取，state = 0才能拿资源- 线程获取：
tryAcquire - 线程释放：
tryRelease - 典型实现：ReentrantLock、读写锁的写锁
- 用途：写操作、修改数据、保证线程安全
共享模式（Shared）
多个线程可以同时拿到资源，一起执行。
- 同一时刻允许多个线程同时获取资源
state代表可用数量，只要 >0 就能拿- 线程获取：
tryAcquireShared - 线程释放：
tryReleaseShared - 典型实现：Semaphore、CountDownLatch、读写锁的读锁
- 用途：读操作、限流、多线程等待
AQS 排队、唤醒线程的流程？
1、线程 排队（抢不到锁 → 进入等待）的流程
- 线程来抢锁，先去CAS 修改 state
- 修改成功：拿到锁，直接执行业务代码
- 修改失败：锁被别人占用，不能拿锁
- 把当前线程封装成一个Node 节点
- 把节点加入双向队列的尾部
- 检查前面的节点是否正常
- 确认安全后，调用
LockSupport.park() - 线程进入阻塞（挂起），不再运行，等待唤醒
二、线程唤醒（释放锁 → 叫醒别人） 的流程
- 拿到锁的线程执行完毕
- 调用释放方法，把 state 恢复为 0
- 去队列里找到头节点的下一个有效线程
- 调用
LockSupport.unpark()唤醒这个线程 - 被唤醒的线程退出阻塞
- 再次去CAS 抢 state
- 抢成功 →成为新的头节点，开始执行业务
- 执行完再释放，继续唤醒下一个
AQS为什么要用双向链表
1. 为了快速找到前驱节点（最核心原因）
线程在阻塞前，必须检查前面一个节点的状态，判断自己是否可以安全挂起。
- 双向链表有
prev指针，可以直接获取前驱节点。 - 单向链表没有向前的指针，无法快速找到前一个节点。
所以必须用双向链表，才能实现安全阻塞逻辑。
2. 为了高效移除取消等待的线程节点
如果线程等待超时、或被中断，需要从队列中删掉自己。
- 双向链表：直接通过
prev和next把自己从队列摘除，O (1) 效率。 - 单向链表：必须从头遍历找到前驱，效率极低。
高并发下大量线程取消等待，双向链表是唯一选择。
3. 为了保证队列不断裂
高并发入队、出队时，单向链表很容易出现指针丢失，导致队列断裂。 双向链表有前后双向指针互相兜底，即使某一个指针异常，队列依然完整。
4. 为了精准唤醒下一个线程
AQS 唤醒规则是：唤醒头节点的下一个节点。
- 双向链表通过
next能立刻找到下一个等待线程。 - 单向链表无法快速找到后继，唤醒效率低。
总结
- 快速找到前驱节点，保证线程安全阻塞；
- 高效移除取消、中断、超时的节点；
- 高并发下防止队列断裂，提高稳定性；
- 快速找到后继节点，实现精准唤醒。