什麼是AQS ？

AQS（ AbstractQueuedSynchronizer 類 ） 是 一 個 用 來 構 建 鎖 和 同 步 器
的 框 架 ， 各 種  Lock  包 中 的 鎖 （ 常 用 的 有  ReentrantLock、
ReadWriteLock） ， 以 及 其 他 如  Semaphore、 CountDownLatch， 甚
至 是 早 期 的 FutureTask 等 ， 都 是 基 於 AQS 來 構 建 。
1.  AQS 在 內 部 定 義 了 一 個 volatile int state 變 量 ， 表 示 同 步 狀 態 ： 當 線
程 調 用 lock 方 法 時 ， 如 果 state=0， 說 明 沒 有 任 何 線 程 佔 有 共 享 資 源
的 鎖 ， 可 以 獲 得 鎖 並 將 state=1； 如 果 state=1， 則 說 明 有 線 程 目 前 正 在
使 用 共 享 變 量 ， 其 他 線 程 必 須 加 入 同 步 隊 列 進 行 等 待 。
2.  AQS 通 過 Node 內 部 類 構 成 的 一 個 雙 向 鏈 表 結 構 的 同 步 隊 列 ， 來 完 成 線
程 獲 取 鎖 的 排 隊 工 作 ， 當 有 線 程 獲 取 鎖 失 敗 後 ， 就 被 添 加 到 隊 列 末 尾 。
o Node  類 是 對 要 訪 問 同 步 代 碼 的 線 程 的 封 裝 ， 包 含 了 線 程 本 身 及 其 狀 態 叫
waitStatus（ 有 五 種 不 同  取 值 ， 分 別 表 示 是 否 被 阻 塞 ， 是 否 等 待 喚 醒 ，
是 否 已 經 被 取 消 等 ） ， 每 個 Node 結 點 關 聯 其 prev 結 點 和 next 結
點 ， 方 便 線 程 釋 放 鎖 後 快 速 喚 醒 下 一 個 在 等 待 的 線 程 ， 是 一 個 FIFO 的 過
程 。
o Node 類 有 兩 個 常 量 ， SHARED 和 EXCLUSIVE， 分 別 代 表 共 享 模 式 和 獨
佔 模 式 。 所 謂 共 享 模 式 是 一 個 鎖 允 許 多 條 線 程 同 時 操 作 （ 信 號 量
Semaphore 就 是 基 於 AQS 的 共 享 模 式 實 現 的 ） ， 獨 佔 模 式 是 同 一 個 時
間 段 只 能 有 一 個 線 程 對 共 享 資 源 進 行 操 作 ， 多 餘 的 請 求 線 程 需 要 排 隊 等 待
（ 如 ReentranLock） 。
3.  AQS  通 過 內 部 類  ConditionObject  構 建 等 待 隊 列 （ 可 有 多 個 ） ， 當
Condition  調 用  wait()  方 法 後 ， 線 程 將 會 加 入 等 待 隊 列 中 ， 而 當
Condition 調 用 signal() 方 法 後 ， 線 程 將 從 等 待 隊 列 轉 移 動 同 步 隊 列 中
進 行 鎖 競 爭 。
4.  AQS  和  Condition  各 自 維 護 了 不 同 的 隊 列 ， 在 使 用  Lock  和
Condition 的 時 候 ， 其 實 就 是 兩 個 隊 列 的 互 相 移 動 。
問 題 三 ： 請 盡 可 能 詳 盡 地 對 比 下  Synchronized  和  ReentrantLock
的 異 同 。
ReentrantLock 是 Lock 的 實 現 類 ， 是 一 個 互 斥 的 同 步 鎖 。
從 功 能 角 度 ， ReentrantLock  比  Synchronized  的 同 步 操 作 更 精 細
（ 因 爲 可 以 像 普 通 對 象 一 樣 使 用 ） ， 甚 至 實 現  Synchronized  沒 有 的
高 級 功 能 ， 如 ：
 等 待 可 中 斷 ： 當 持 有 鎖 的 線 程 長 期 不 釋 放 鎖 的 時 候 ， 正 在 等 待 的 線 程 可
以 選 擇 放 棄 等 待 ， 對 處 理 執 行 時 間 非 常 長 的 同 步 塊 很 有 用 。
 帶 超 時 的 獲 取 鎖 嘗 試 ： 在 指 定 的 時 間 範 圍 內 獲 取 鎖 ， 如 果 時 間 到 了 仍 然
無 法 獲 取 則 返 回 。
 可 以 判 斷 是 否 有 線 程 在 排 隊 等 待 獲 取 鎖 。
 可 以 響 應 中 斷 請 求 ： 與  Synchronized  不 同 ， 當 獲 取 到 鎖 的 線 程 被 中
斷 時 ， 能 夠 響 應 中 斷 ， 中 斷 異 常 將 會 被 拋 出 ， 同 時 鎖 會 被 釋 放 。
 可 以 實 現 公 平 鎖 。
從 鎖 釋 放 角 度 ， Synchronized 在 JVM 層 面 上 實 現 的 ， 不 但 可 以 通 過
一 些 監 控 工 具 監 控  Synchronized  的 鎖 定 ， 而 且 在 代 碼 執 行 出 現 異 常
時 ， JVM 會 自 動 釋 放 鎖 定 ； 但 是 使 用 Lock 則 不 行 ， Lock 是 通 過 代
碼 實 現 的 ， 要 保 證 鎖 定 一 定 會 被 釋 放 ， 就 必 須 將  unLock()  放 到
finally{} 中 。
從 性 能 角 度 ， Synchronized  早 期 實 現 比 較 低 效 ， 對 比
ReentrantLock， 大 多 數 場 景 性 能 都 相 差 較 大 。
但 是 在  Java  6  中 對 其 進 行 了 非 常 多 的 改 進 ， 在 競 爭 不 激 烈 時 ，
Synchronized  的 性 能 要 優 於  ReetrantLock； 在 高 競 爭 情 況 下 ，
Synchronized 的 性 能 會 下 降 幾 十 倍 ， 但 是 ReetrantLock 的 性 能 能 維
持 常 態 。