主题切换
AQS相关
一、AQS基础定义
AQS全称 AbstractQueuedSynchronizer，抽象队列同步器，是JUC中所有锁、同步工具的底层基础框架，Java语言实现，底层依靠CAS操作保证状态修改原子性。
二、AQS两大核心组件
- volatile int state 同步状态资源，默认0代表无锁；
- 独占锁（ReentrantLock）：state=1代表持有锁，可重入则state累加；释放时递减至0；
- 共享锁（Semaphore/CountDownLatch）：state代表剩余许可数量。
- FIFO双向阻塞队列 存放抢锁失败的线程节点Node，包含head头节点、tail尾节点；未抢到锁的线程封装为Node入队阻塞，释放锁后唤醒队首线程。
三、AQS与synchronized核心区别
- 实现层面 synchronized是关键字，底层C++ Monitor实现；AQS纯Java代码实现，基于CAS自旋。
- 锁释放 synchronized自动释放，出同步块/异常都会释放；AQS配套Lock需要手动lock()、unlock()，必须finally释放。
- 竞争性能 synchronized竞争激烈直接膨胀重量级锁，内核切换开销大；AQS提供公平/非公平两种策略，自旋优化，并发场景更灵活。
- 功能拓展 synchronized功能单一；AQS支持可中断锁、限时等待、公平/非公平、共享/独占模式。
四、基于AQS的常用工具类
- ReentrantLock：独占可重入锁，支持公平/非公平
- Semaphore：共享信号量，控制并发线程数量
- CountDownLatch：倒计数同步器，等待多线程完成任务
五、公平锁与非公平锁实现原理
1. 非公平锁（ReentrantLock默认）
抢锁逻辑：线程上来直接CAS尝试修改state
- 若state=0，CAS成功直接持有锁，不检查等待队列；
- 若CAS失败，当前线程封装Node加入阻塞队列尾部； 特点：新线程可以插队抢占锁，队列线程可能长期得不到执行，存在线程饥饿，吞吐量更高。
2. 公平锁
抢锁逻辑：获取锁前先判断阻塞队列是否存在等待线程
- 先判断队列head之后是否有排队线程；
- 有等待线程则当前线程直接入队，不尝试CAS抢锁；
- 队首线程唤醒后才能竞争state； 特点：严格遵循FIFO顺序，无线程饥饿，上下文切换多，吞吐量低于非公平锁。
核心区分点
- 非公平：state空闲时新线程直接抢占，无视等待队列；
- 公平：只要队列有等待线程，新线程一律排队，不插队。
六、AQS整体执行流程
- 线程执行acquire获取同步资源；
- CAS尝试修改state：
- 修改成功：线程持有资源；
- 修改失败：封装Node加入双向阻塞队列，线程阻塞；
- 持有锁线程release释放资源，state恢复；
- 唤醒队列head后的第一个等待线程，再次竞争state。
七、面试高频问题解析
问：什么是AQS？答： AQS是抽象队列同步器，JUC同步组件底层框架，内部包含volatile同步状态state、FIFO双向阻塞队列，依靠CAS修改state保证原子性；ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch均基于AQS实现。
问：AQS公平锁和非公平锁怎么实现，区别是什么？答： 非公平锁抢锁时直接CAS修改state，空闲就直接抢占，无视等待队列，吞吐量高但会饥饿；公平锁获取前先检查阻塞队列，有等待线程则直接入队，严格FIFO，无饥饿但性能更低。ReentrantLock默认非公平锁。
问：AQS的state修改如何保证原子性？答： 底层调用Unsafe类CAS硬件原语，CompareAndSwap比较交换，硬件层面保证修改不可分割，多线程并发修改不会出现数据错乱。
问：AQS和synchronized对比？答： synchronized是C++底层关键字，自动释放锁，竞争直接重量级锁；AQS纯Java实现，手动解锁，支持公平/非公平、限时、中断等拓展功能，并发场景性能可调。
问：AQS阻塞队列作用？答： 存放抢锁失败的线程，双向链表FIFO结构；线程抢锁失败入队阻塞，锁释放时唤醒队首节点，避免无限自旋消耗CPU。