AQS是什么
那什么是管程呢？所谓管程，就是 管理共享变量以及对共享变量操作的过程 ，其有三种模型，分别为 hasen 模型、hoare 模型和 mesa 模型。目前应用最广泛的是mesa模型，而java采用的也是这种mesa模型（其模型图如下图所示）：
可能这个图大家现在还看不太明白，没关系，暂时留个印象，当看完指北君aqs系列文章以后，你再回过头来看这个图，肯定秒懂！
java中的synchronized关键字就是其管程的具体实现，当然，今天所要聊的aqs同样也是。aqs是java并发编程的基础，只要掌握它，java.util .concurrent工具包下的大部分工具类源码你都能在10分钟内看懂，连源码都懂了，还怕不知道怎么用吗?！
所以，针对aqs，指北君将用三篇文章来讲解：
第一篇即本篇，我会将aqs做个整体的介绍，并将其基础总结成了三把斧头，有了这三把斧头，你就能快速斩获aqs
第二篇我们则讲aqs如何通过锁机制解决互斥问题
第三篇则是aqs如何通过条件变量来解决线程通信协作问题
好了，现在随着指北君开始第一篇的学习吧
aqs是什么好了，本文的正篇正式开始。前言说了半天aqs，aqs到底是什么呢？aqs全称为abstractqueuedsynchronizer，翻译成中文即：抽象队列同步器，它是java.util .concurrent工具包下的抽象类，也是一个模板类（设计模式中的模板模式可以了解一波），你也可以理解为为开发人员提供的一种同步框架，它已经帮我们实现了大部分公共通用逻辑，如线程入队、出队，阻塞、唤醒等，我们只需要根据我们自己的需求，实现一些特定的方法，这些方法也叫钩子方法，比如下面几个方法：
tryacquire：独占模式下获取同步状态tryrelease：独占模式下释放同步状态tryacquireshared：共享模式下获取同步状态tryreleaseshared：共享模式下释放同步状态isheldexclusively：独占模式下，查看当前线程是否获取同步状态aqs针对互斥，提供了两种模式，即独占模式和共享模式。独占模式只允许一个线程拿到锁去操作共享资源，而共享锁则有多把锁，允许多个线程同时操作共享资源，这个第二篇会详细讲解，在这之前我们需要先了解aqs的三板斧，这三个是了解aqs的基础：
状态：aqs中的所有逻辑都是依据状态state来进行的，所以它是整个类的和兴。它是被关键字volatile修饰的，保证其可见性和部分有序性队列：一共有两种队列，同步队列和条件队列。当线程的请求在短时间内得不到满足时，线程会被包装成某种类型的数据结构放入队列中，当条件满足时则会拿出队列。cas：由unsafe工具类来实现的，其操作具有原子性，aqs通过cas和volatile来保证状态的线程安全第一板斧：状态private volatile int state;状态是被volatile修饰的int类型变量，它的值代表着锁还剩多少。在独占锁模式下，只有一把锁，则state只有0和1两个值，1代表锁没被其他线程占有，目前可获取；0则代表锁已经被其他线程占有了。在共享锁模式下，state最大值就是锁的数量。
后面我们对state的修改都是通过cas操作，所以是线程安全的。
第二板斧：队列aqs中存在两种队列，一种叫同步队列，它是双向链表，其获取锁失败的线程会被包装成node放入同步队列中；另一种叫条件队列，它是单向链表，线程可以调用等待方法来把自己放入条件队列，或者调用唤醒方法把条件队列的其他被包装成node的线程移到同步队列中。这个大家如果此时看不太懂没关系，第三篇文章会详细介绍这个等待唤醒机制。我们来看看线程包装成node的node类：
static final class node { // nextwaiter属性的具体值 static final node shared = new node(); static final node exclusive = null; // 锁的状态 static final int cancelled = 1; static final int signal = -1; static final int condition = -2; static final int propagate = -3; // 线程所处的等待锁的状态：cancelled，signal，condition，propagate，初始化时，该值为0 volatile int waitstatus; // 双向链表前指针和后指针 volatile node prev; volatile node next; // 表示当前node所代表的thread volatile thread thread; // 如果此属性为exclusive，则为独占模式；为shared,则为共享模式 node nextwaiter; // 判断是否是共享模式 final boolean isshared() { return nextwaiter == shared; } // 获取链表的头个节点 final node predecessor() throws nullpointerexception { node p = prev; if (p == null) throw new nullpointerexception(); else return p; } // 构造函数，一般用在创建head头结点时使用 node() { } // 构造函数，在addwaiter方法时使用 node(thread thread, node mode) { this.nextwaiter = mode; this.thread = thread; } // 构造函数，在condition中使用 node(thread thread, int waitstatus) { this.waitstatus = waitstatus; this.thread = thread; }}指北君已经在源码上做了详细的注释，但这几个关键的属性上还是提出来单独看看。
下面四个属性是和节点相关的：
prev：双向链表的前驱节点next：双向链表的后继节点thread：节点所代表的线程waitstatus：该节点线程所处的状态，即等待锁的状态下面四个属性是waitstatus的具体状态：
cancelled：此节点的线程被取消了signal：此节点的后继节点线程被挂起，需要被唤醒condition：此节点的线程在等待信号，也表明当前节点不在同步队列中，而在条件队列中propagate：此节点下一个acquireshared应该无条件传播关于waitstatus有几个点需要注意下：
waitstatus除了上面四个状态，还有一个隐式的状态为0，即在node初始化的时候在独占锁模式下，只会有到状态cancelled和signal。需要特别注意的是，signal它代表的不是自己线程的状态，而是它后继节点的状态，当一个节点waitstatus为signal时，意味着此节点的后继节点被挂起，当此节点释放锁或者被取消拿锁，应该要唤醒后继节点在共享锁模式下，只会用到状态cancelled和propagate第三板斧：cascas又叫比较交换操作，它是unsafe类中compareandswapxxx方法，我通过下面的例子做个简单的介绍：
unsafe.compareandswapobject(this, tailoffset, expect, update);cas执行时，会拿地址tailoffset上的值与expect做比较，如果相同，则会将地址上的值更新为update，并返回true，否则直接返回false。
了解了cas的基本例子后，我们看下aqs中cas相关的代码：
private static final unsafe unsafe = unsafe.getunsafe();// state、head、tail，waitstatus、next的偏移量private static final long stateoffset;private static final long headoffset;private static final long tailoffset;private static final long waitstatusoffset;private static final long nextoffset;// 静态代码块，初始化五个偏移量static { try { stateoffset = unsafe.objectfieldoffset (abstractqueuedsynchronizer.class.getdeclaredfield(state)); headoffset = unsafe.objectfieldoffset (abstractqueuedsynchronizer.class.getdeclaredfield(head)); tailoffset = unsafe.objectfieldoffset (abstractqueuedsynchronizer.class.getdeclaredfield(tail)); waitstatusoffset = unsafe.objectfieldoffset (node.class.getdeclaredfield(waitstatus)); nextoffset = unsafe.objectfieldoffset (node.class.getdeclaredfield(next)); } catch (exception ex) { throw new error(ex); }} // 下面5个方法都是cas操作了// cas操作 stateprotected final boolean compareandsetstate(int expect, int update) { return unsafe.compareandswapint(this, stateoffset, expect, update);}// cas操作 headprivate final boolean compareandsethead(node update) { return unsafe.compareandswapobject(this, headoffset, null, update);} // cas操作 tailprivate final boolean compareandsettail(node expect, node update) { return unsafe.compareandswapobject(this, tailoffset, expect, update);} // cas操作 waitstatusprivate static final boolean compareandsetwaitstatus(node node, int expect, int update) { return unsafe.compareandswapint(node, waitstatusoffset, expect, update);}// cas操作 nextoffsetprivate static final boolean compareandsetnext(node node, node expect, node update) { return unsafe.compareandswapobject(node, nextoffset, expect, update);}我们说第二板斧的时候说过，其五个属性state、head、tail，waitstatus、next都是被volatile修饰的，所以cas对其操作能保证其线程安全，因此也可以猜到这些属性肯定是多线程争着修改的目标。静态块里则是对这五个属性偏移量进行初始化。
总结aqs的三板斧就介绍完啦，我们再来简单回顾下：
aqs（abstractqueuedsynchronizer）是java.util .concurrent工具包下的抽象类，它通过实现mesa管程来解决并发领域中的同步与互斥问题。aqs实现中最重要的三点就是状态、cas和队列，我们也称之为aqs的三板斧。aqs的一切操作都是依据状态state来的，它是被volatile修饰的全局变量，因此我们通过cas操作使其线程安全。队列是维护阻塞等待线程的容器，所有未获得锁或被要求等待的线程都会被包装成node放入队列中。
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java中的synchronized关键字就是其管程的具体实现，当然，今天所要聊的aqs同样也是。aqs是java并发编程的基础，只要掌握它，java.util .concurrent工具包下的大部分工具类源码你都能在10分钟内看懂，连源码都懂了，还怕不知道怎么用吗?！
所以，针对aqs，指北君将用三篇文章来讲解：
第一篇即本篇，我会将aqs做个整体的介绍，并将其基础总结成了三把斧头，有了这三把斧头，你就能快速斩获aqs
第二篇我们则讲aqs如何通过锁机制解决互斥问题
第三篇则是aqs如何通过条件变量来解决线程通信协作问题
好了，现在随着指北君开始第一篇的学习吧
aqs是什么好了，本文的正篇正式开始。前言说了半天aqs，aqs到底是什么呢？aqs全称为abstractqueuedsynchronizer，翻译成中文即：抽象队列同步器，它是java.util .concurrent工具包下的抽象类，也是一个模板类（设计模式中的模板模式可以了解一波），你也可以理解为为开发人员提供的一种同步框架，它已经帮我们实现了大部分公共通用逻辑，如线程入队、出队，阻塞、唤醒等，我们只需要根据我们自己的需求，实现一些特定的方法，这些方法也叫钩子方法，比如下面几个方法：
tryacquire：独占模式下获取同步状态tryrelease：独占模式下释放同步状态tryacquireshared：共享模式下获取同步状态tryreleaseshared：共享模式下释放同步状态isheldexclusively：独占模式下，查看当前线程是否获取同步状态aqs针对互斥，提供了两种模式，即独占模式和共享模式。独占模式只允许一个线程拿到锁去操作共享资源，而共享锁则有多把锁，允许多个线程同时操作共享资源，这个第二篇会详细讲解，在这之前我们需要先了解aqs的三板斧，这三个是了解aqs的基础：
状态：aqs中的所有逻辑都是依据状态state来进行的，所以它是整个类的和兴。它是被关键字volatile修饰的，保证其可见性和部分有序性队列：一共有两种队列，同步队列和条件队列。当线程的请求在短时间内得不到满足时，线程会被包装成某种类型的数据结构放入队列中，当条件满足时则会拿出队列。cas：由unsafe工具类来实现的，其操作具有原子性，aqs通过cas和volatile来保证状态的线程安全第一板斧：状态private volatile int state;状态是被volatile修饰的int类型变量，它的值代表着锁还剩多少。在独占锁模式下，只有一把锁，则state只有0和1两个值，1代表锁没被其他线程占有，目前可获取；0则代表锁已经被其他线程占有了。在共享锁模式下，state最大值就是锁的数量。
后面我们对state的修改都是通过cas操作，所以是线程安全的。
第二板斧：队列aqs中存在两种队列，一种叫同步队列，它是双向链表，其获取锁失败的线程会被包装成node放入同步队列中；另一种叫条件队列，它是单向链表，线程可以调用等待方法来把自己放入条件队列，或者调用唤醒方法把条件队列的其他被包装成node的线程移到同步队列中。这个大家如果此时看不太懂没关系，第三篇文章会详细介绍这个等待唤醒机制。我们来看看线程包装成node的node类：
static final class node { // nextwaiter属性的具体值 static final node shared = new node(); static final node exclusive = null; // 锁的状态 static final int cancelled = 1; static final int signal = -1; static final int condition = -2; static final int propagate = -3; // 线程所处的等待锁的状态：cancelled，signal，condition，propagate，初始化时，该值为0 volatile int waitstatus; // 双向链表前指针和后指针 volatile node prev; volatile node next; // 表示当前node所代表的thread volatile thread thread; // 如果此属性为exclusive，则为独占模式；为shared,则为共享模式 node nextwaiter; // 判断是否是共享模式 final boolean isshared() { return nextwaiter == shared; } // 获取链表的头个节点 final node predecessor() throws nullpointerexception { node p = prev; if (p == null) throw new nullpointerexception(); else return p; } // 构造函数，一般用在创建head头结点时使用 node() { } // 构造函数，在addwaiter方法时使用 node(thread thread, node mode) { this.nextwaiter = mode; this.thread = thread; } // 构造函数，在condition中使用 node(thread thread, int waitstatus) { this.waitstatus = waitstatus; this.thread = thread; }}指北君已经在源码上做了详细的注释，但这几个关键的属性上还是提出来单独看看。
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prev：双向链表的前驱节点next：双向链表的后继节点thread：节点所代表的线程waitstatus：该节点线程所处的状态，即等待锁的状态下面四个属性是waitstatus的具体状态：
cancelled：此节点的线程被取消了signal：此节点的后继节点线程被挂起，需要被唤醒condition：此节点的线程在等待信号，也表明当前节点不在同步队列中，而在条件队列中propagate：此节点下一个acquireshared应该无条件传播关于waitstatus有几个点需要注意下：
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了解了cas的基本例子后，我们看下aqs中cas相关的代码：
private static final unsafe unsafe = unsafe.getunsafe();// state、head、tail，waitstatus、next的偏移量private static final long stateoffset;private static final long headoffset;private static final long tailoffset;private static final long waitstatusoffset;private static final long nextoffset;// 静态代码块，初始化五个偏移量static { try { stateoffset = unsafe.objectfieldoffset (abstractqueuedsynchronizer.class.getdeclaredfield(state)); headoffset = unsafe.objectfieldoffset (abstractqueuedsynchronizer.class.getdeclaredfield(head)); tailoffset = unsafe.objectfieldoffset (abstractqueuedsynchronizer.class.getdeclaredfield(tail)); waitstatusoffset = unsafe.objectfieldoffset (node.class.getdeclaredfield(waitstatus)); nextoffset = unsafe.objectfieldoffset (node.class.getdeclaredfield(next)); } catch (exception ex) { throw new error(ex); }} // 下面5个方法都是cas操作了// cas操作 stateprotected final boolean compareandsetstate(int expect, int update) { return unsafe.compareandswapint(this, stateoffset, expect, update);}// cas操作 headprivate final boolean compareandsethead(node update) { return unsafe.compareandswapobject(this, headoffset, null, update);} // cas操作 tailprivate final boolean compareandsettail(node expect, node update) { return unsafe.compareandswapobject(this, tailoffset, expect, update);} // cas操作 waitstatusprivate static final boolean compareandsetwaitstatus(node node, int expect, int update) { return unsafe.compareandswapint(node, waitstatusoffset, expect, update);}// cas操作 nextoffsetprivate static final boolean compareandsetnext(node node, node expect, node update) { return unsafe.compareandswapobject(node, nextoffset, expect, update);}我们说第二板斧的时候说过，其五个属性state、head、tail，waitstatus、next都是被volatile修饰的，所以cas对其操作能保证其线程安全，因此也可以猜到这些属性肯定是多线程争着修改的目标。静态块里则是对这五个属性偏移量进行初始化。
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