一、核心架构：AQS抽象队列同步器
二、AQS核心机制
1. 三大核心组件：
state状态变量：volatile int，表示锁状态（0=未锁定，≥1=锁定/重入次数）
CLH队列：双向链表实现的线程等待队列
Node节点：封装等待线程和状态（包含：CANCELLED/SIGNAL/CONDITION/PROPAGATE）
2. 关键状态值：
// Node状态常量
static final int CANCELLED = 1; // 线程已取消
static final int SIGNAL = -1; // 后继线程需要唤醒
static final int CONDITION = -2; // 在条件队列等待
static final int PROPAGATE = -3; // 共享模式下传播唤醒三、ReentrantLock工作流程
1. 获取锁（lock()）：
2. 释放锁（unlock()）：
四、公平锁 vs 非公平锁实现差异
1. 非公平锁（默认）：
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {// 直接尝试获取锁（可能插队）if (c == 0 && compareAndSetState(0, acquires)) {setExclusiveOwnerThread(current);return true;}// 检查重入else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {int nextc = c + acquires;setState(nextc);return true;}return false;
}2. 公平锁：
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {// 先检查队列是否有等待线程if (!hasQueuedPredecessors() && compareAndSetState(0, acquires)) {setExclusiveOwnerThread(current);return true;}// 重入逻辑相同
}五、AQS关键方法解析
| 方法 | 作用 |
|---|---|
tryAcquire(int) | 尝试获取锁（需子类实现） |
tryRelease(int) | 尝试释放锁（需子类实现） |
acquireQueued() | 线程加入队列后自旋获取锁 |
shouldParkAfterFailedAcquire() | 检查是否应该阻塞线程 |
unparkSuccessor() | 唤醒后继节点线程 |
compareAndSetState() | CAS更新state值（保证原子性） |
六、问题总结
Q：ReentrantLock如何基于AQS实现？
A：
ReentrantLock的核心实现依赖于AQS框架：
状态管理：
使用AQS的
state变量记录锁状态（0=未锁定，≥1=重入次数）通过
compareAndSetState()保证原子更新
线程排队：
获取锁失败的线程被封装为Node加入CLH队列
队列基于双向链表实现（FIFO）
锁获取流程：
先尝试
tryAcquire()直接获取锁失败后调用
addWaiter()加入队列尾部在队列中自旋检查前驱节点状态
最终通过
LockSupport.park()阻塞线程
锁释放流程：
调用
tryRelease()减少重入计数当state归零时，调用
unparkSuccessor()唤醒队首线程被唤醒线程重新尝试获取锁
公平性实现：
公平锁：先检查队列是否有等待线程（
hasQueuedPredecessors()）非公平锁：允许插队直接尝试获取锁
Q：AQS为什么使用CLH队列？
A：
CLH队列（Craig, Landin, and Hagersten锁）的优势：
无锁入队：通过CAS操作实现线程安全入队
低竞争：每个线程只监控前驱节点状态
高效唤醒：只需修改前驱节点的状态即可唤醒后继线程
适应性：完美支持超时、中断等复杂场景
Q：ReentrantLock如何基于AQS实现？
A：
ReentrantLock的核心实现依赖于AQS框架，未获取锁的线程会被完全阻塞：
阻塞时机：当线程尝试获取锁失败，且自旋检查后仍无法获取时
阻塞方式：
调用
LockSupport.park()方法使线程进入WAITING状态线程释放CPU资源，不再消耗计算周期
线程状态变为
WAITING (parking)
阻塞位置：
线程在CLH队列中排队等待
每个线程监控前驱节点的状态
唤醒机制：
前驱节点释放锁时调用
unparkSuccessor()通过
LockSupport.unpark()精确唤醒后继线程唤醒后线程重新尝试获取锁
与忙等待的区别：
不同于忙等待（while循环），park()会使线程让出CPU
避免空转消耗CPU资源
通过操作系统级同步原语实现高效阻塞/唤醒
七、进阶问题问题
state变量为什么用volatile？保证多线程间的可见性
确保锁状态变化能被立即感知
配合CAS实现无锁状态更新
如何处理锁重入？
// 获取锁时检查当前线程是否是持有者 if (current == getExclusiveOwnerThread()) {int nextc = c + acquires;setState(nextc); // 增加重入计数return true; }为什么唤醒后继节点而不是所有线程？
减少不必要的线程唤醒（惊群效应）
保证公平性（FIFO顺序）
提高系统吞吐量
AQS如何支持超时机制？
public final boolean tryAcquireNanos(int arg, long nanosTimeout) {if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException();return tryAcquire(arg) || doAcquireNanos(arg, nanosTimeout); // 超时获取 }在自旋过程中检查超时时间
超时后标记节点为CANCELLED
为什么非公平锁性能更高？
减少线程切换开销（新线程可直接抢锁）
避免唤醒延迟（CLH队列唤醒需要时间）
但可能导致线程饥饿
总结：AQS设计精髓
模板方法模式：定义骨架流程（acquire/release），子类实现关键操作（tryAcquire/tryRelease）
无锁算法：通过CAS实现安全的状态更新
等待队列：优雅管理阻塞线程
可扩展性：支持独占/共享两种模式
