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Java并发包AQS队列实现原理

一、文章概述

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是Java.util.concurrent包的核心基石，为ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore等几乎所有并发工具提供了统一的同步实现框架。其核心思想是：用一个volatile修饰的int型state变量表示同步状态，配合一个FIFO的**CLH（Craig, Landin, and Hagersten）**双向等待队列，实现线程的排队、阻塞与唤醒机制，解决了同步器实现的重复劳动问题。

二、核心数据结构

三、获取锁核心执行流程

四、节点状态流转

五、关键设计要点

1. 无锁化修改：所有对state和队列指针的操作均通过Unsafe类的CAS实现，避免了重量级锁的开销
2. 精确唤醒：使用LockSupport.park/unpark替代传统wait/notify，支持单个线程精确唤醒，避免虚假唤醒
3. 可扩展架构：采用模板方法模式，子类仅需实现以下5个方法，即可自定义独占/共享同步逻辑：
   • tryAcquire(int)：独占式获取同步状态
   • tryRelease(int)：独占式释放同步状态
   • tryAcquireShared(int)：共享式获取同步状态
   • tryReleaseShared(int)：共享式释放同步状态
   • isHeldExclusively()：判断当前线程是否独占同步状态

六、释放锁完整流程（时序图，不考虑可重入场景）

总结

AQS通过"状态变量+CLH等待队列"的极简设计，抽象了并发同步的通用逻辑，将复杂的线程调度封装在框架内部，极大降低了自定义同步器的开发难度，是Java并发编程中最经典的设计之一。